DE102016008575A1

DE102016008575A1 - Verfahren zum Herstellen eines Gassensors und Gassensor

Info

Publication number: DE102016008575A1
Application number: DE102016008575.4A
Authority: DE
Inventors: Hironori Iino; Yuji SHIMAZAKI; Yasuhiro Fujita
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2017-01-19
Also published as: JP6577773B2; JP2017020984A

Abstract

[Aufgabe] Vorsehen eines Verfahrens zum Befestigen eines Rohrs 130 an einem Gassensor 1, mit dem das Rohr 130 sicher an dem Gassensor 1 fixiert werden kann. [Mittel zum Lösen] Ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors 1 umfasst einen ersten Schritt des Erzeugens eines halbfertigen Sensors, bei dem ein Crimpabschnitt 36 in mindestens einem Teil eines Außenrohrs 3 entlang einer Umfangsrichtung so ausgebildet ist, dass er in der radialen Richtung nach innen ausgespart ist, und bei dem eine Dichtungshülse 9 in dem Außenrohr 3 angeordnet ist; einen zweiten Schritt des Positionierens eines Rohrs 130 außerhalb des Außenrohrs 3 des halbfertigen Sensors, um mindestens einen Teil eines Umfangs der Dichtungshülse 9 in der radialen Richtung zu umgeben und um einen Umfang des Crimpabschnitts 36 in der radialen Richtung zu umgeben; und einen dritten Schritt des Ineingriffbringens des Rohrs 130 mit dem Crimpabschnitt 36 durch Einführen mindestens eines Teils des Rohrs 130 in den Crimpabschnitt 36.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors und einen Gassensor.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Beispiele für bekannte Gassensoren zum Detektieren einer bestimmten Gaskomponente in einem zu detektierenden Gas umfassen einen Gassensor mit einem Sensorelement, dessen elektrische Eigenschaften sich gemäß der Konzentration der bestimmten Gaskomponente in dem zu detektierenden Gas ändern. Der Gassensor umfasst zum Beispiel das Sensorelement, bei dem ein Detektionsabschnitt zum Detektieren des zu detektierenden Gases in einem vorderen Endabschnitt desselben angeordnet ist; einen Metallmantel, der das Sensorelement fasst; ein Außenrohr, das an einem hinteren Endabschnitt des Metallmantels fixiert ist; und ein Stopfenelement (ein elastisches Element oder eine Dichtungshülse), das in einem hinteren Endabschnitt des Außenrohrs angeordnet ist.
Der Gassensor kann weiterhin ein Rohr umfassen, das den Umfang des hinteren Endabschnitts des Außenrohrs in der radialen Richtung umgibt und sich zu einer Position jenseits des hinteren Endes des Außenrohrs nach hinten erstreckt. Das Rohr dient zum Reduzieren der Übertragung von Wärme von außen durch das Außenrohr auf das Stopfenelement oder der Übertragung von Wärme von dem Metallmantel durch das Außenrohr zu dem Stopfenelement (siehe PTL 1). Ein Verschleiß des Stopfenelements aufgrund einer Übertragung von Wärme auf das Stopfenelement kann somit unterbunden werden.
Liste der Anführungen
Patentschrift

PTL 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsschrift Nr. 2008-3076

PTL 1 beschreibt ein Verfahren zum Anbringen des Rohrs an dem Gassensor, womit das Rohr durch Crimpen des Rohrs in der radialen Richtung nach innen an dem Außenrohr fixiert wird.
Bei zum Beispiel Fixieren des Rohrs an dem Außenrohr durch Crimpen des Rohrs könnte jedoch bei Crimpen des Rohrs an einen flachen Abschnitt des Außenrohrs, das sich in der Achsenrichtung des Gassensors erstreckt, das Rohr von dem Außenrohr gelöst werden (davon abfallen). Wenn genauer gesagt das Rohr zum Beispiel gecrimpt und an dem flachen Abschnitt des Außenrohrs fixiert wird, könnte bei Anlegen von Zugspannung in Achsenrichtung an dem Rohr oder Ausüben von Vibration an dem Rohr, wenn der Gassensor durch Befestigen an dem Befestigungsabschnitt eines Auslassrohrs verwendet wird, der gecrimpte Abschnitt des Rohrs entlang des flachen Abschnitts des Außenrohrs gleiten, und dadurch könnte das Rohr leicht von dem Gassensor gelöst werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die entwickelt wurde, um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors, mit dem ein Rohr sicher an dem Gassensor fixiert werden kann, und einen Gassensor bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors vorgesehen, wobei der Gassensor umfasst: ein Sensorelement, das sich in einer Achsenrichtung erstreckt und einen Detektionsabschnitt, der ein zu detektierendes Gas detektiert, in einem vorderen Endabschnitt desselben angeordnet umfasst, ein rohrförmiges Gehäuse, das einen Umfang des Sensorelements in einer radialen Richtung so umgibt, dass der Detektionsabschnitt in einem vorderen Abschnitt des Gehäuses oder vor dem Gehäuse angeordnet ist, ein elastisches Element, das in einem hinteren Endabschnitt des Gehäuses angeordnet ist, und ein Rohr, das einen Umfang mindestens eines Teils des hinteren Endabschnitts des Gehäuses in der radialen Richtung umgibt, das an dem Gehäuse fixiert ist, das sich in der Achsenrichtung von einem vorderen Ende desselben hin zu einem hinteren Ende desselben erstreckt und das ein höheres Wärmestrahlreflexionsvermögen als das Gehäuse aufweist. Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt des Erzeugens eines halbfertigen Sensors, bei dem ein ausgesparter Abschnitt in mindestens einem Teil des Gehäuses entlang einer Umfangsrichtung ausgebildet ist, um in der radialen Richtung nach innen ausgespart zu sein, und bei dem das elastische Element in dem Gehäuse angeordnet ist, und einen zweiten Schritt des Positionierens des Rohrs außerhalb des Gehäuses des halbfertigen Sensors, um mindestens einen Teil eines Umfangs des elastischen Elements in der radialen Richtung zu umgeben und um einen Umfang des ausgesparten Abschnitts in der radialen Richtung zu umgeben, und einen dritten Schritt des Ineingriffbringens des Rohrs mit dem ausgesparten Abschnitt durch Einführen mindestens eines Teils des Rohrs in den ausgesparten Abschnitt.
Bei der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren zum Herstellen des Gassensors den ersten Schritt des Erzeugens des halbfertigen Sensors, bei dem ein ausgesparter Abschnitt in mindestens einem Teil des Gehäuses entlang einer Umfangsrichtung ausgebildet ist, um in der radialen Richtung nach innen ausgespart zu sein, und den dritten Schritt des Ineingriffbringens des Rohrs mit dem ausgesparten Abschnitt durch Einführen mindestens eines Teils des Rohrs in den ausgesparten Abschnitt. Da der Eingriffabschnitt des Rohrs mit dem ausgesparten Abschnitt des Gehäuses in Eingriff tritt, kann somit, selbst wenn an dem Rohr in der Achsenrichtung eine Zugspannung angelegt wird oder an dem Rohr eine Vibration angelegt wird, ein Gleiten des Eingriffabschnitts des Rohrs entlang der Oberfläche des Gehäuses unterbunden werden. Dadurch kann das Rohr sicher an dem Gehäuse fixiert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren zum Herstellen eines Gassensors den zweiten Schritt des Positionierens des Rohrs außerhalb des Gehäuses des halbfertigen Sensors, um mindestens einen Teil eines Umfangs des elastischen Elements in der radialen Richtung zu umgeben und um einen Umfang des ausgesparten Abschnitts in der radialen Richtung zu umgeben. Daher ist mindestens ein Teil des elastischen Elements von dem Rohr umgeben. Ein Verschleiß des elastischen Elements aufgrund der Übertragung von Wärme auf das elastische Element (etwa Übertragung von Wärme von außen durch das Gehäuse auf das elastische Element oder Übertragung von Wärme von einer Vorderseite des Gehäuses auf das elastische Element) kann somit unterbunden werden.
Bei dem ersten Schritt kann der ausgesparte Abschnitt mindestens in einem Teil des Gehäuses entlang der Umfangsrichtung des Gehäuses ausgebildet werden, um in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet zu sein. Alternativ kann der ausgesparte Abschnitt fortlaufend um den gesamten Umfang des Gehäuses ausgebildet sein. Desweiteren können alternativ mehrere Gruppen von ausgesparten Abschnitten, die entlang der Umfangsrichtung ausgebildet sind, in der Achsenrichtung des Gehäuses angeordnet sein. In dem zweiten Schritt reicht es aus, dass das Rohr in der radialen Richtung mindestens einen Teil des Umfangs des elastischen Elements umgibt, der in einem hinteren Endabschnitt des Gehäuses angeordnet ist. Daher kann das Rohr den Umfang des gesamten elastischen Elements umgeben. Der Ausdruck ”Einführen mindestens eines Teils des Rohrs in den ausgesparten Abschnitt” hat die beiden folgenden Bedeutungen: Einführen eines Teils des Rohrs in den ausgesparten Abschnitt während eines Verformens des Teils des Rohrs entlang des ausgesparten Abschnitts in der radialen Richtung nach innen; und vorab Verformen eines Teils des Rohrs in der radialen Richtung nach innen und Einführen des verformten Teils in den ausgesparten Abschnitt des Gehäuses.
Bei dem zweiten Schritt wird das Rohr bevorzugt außerhalb des Gehäuses des halbfertigen Sensors positioniert, um mindestens einen gesamten Umfang des elastischen Elements in der radialen Richtung zu umgeben. In diesem Fall kann verglichen mit einem Fall, bei dem ein Teil des elastischen Elements von dem Rohr umgeben ist, ein Verschleiß des elastischen Elements aufgrund der Übertragung von Wärme zu dem elastischen Element effektiver unterbunden werden. Bei dem zweiten Schritt reicht es aus, dass das Rohr so an dem Gehäuse angeordnet ist, dass das Rohr den gesamten Umfang des elastischen Elements in der radialen Richtung umgibt. Daher kann das Rohr so an dem Gehäuse angeordnet werden, dass sich das Rohr hin zur Vorderseite über das elastische Element hinaus erstreckt und den Umfang eines vorderen Endabschnitts des Gehäuses umgibt.
Bei dem zweiten Schritt wird das Rohr bevorzugt außerhalb des Gehäuses des halbfertigen Sensors positioniert, so dass das vordere Ende des Rohrs in Kontakt mit einer nach hinten weisenden Fläche des Gehäuses steht. Da in diesem Fall das Rohr relativ zu dem Gehäuse durch sowohl den Eingriffabschnitt als auch den Kontaktabschnitt gelagert wird, kann eine an dem Eingriffabschnitt bei Anlegen von Vibration an dem Rohr angelegte Last verglichen mit dem Fall, da das Rohr nur von dem Eingriffabschnitt gelagert wird, reduziert werden. Dadurch kann das Rohr sicher an dem Gehäuse fixiert werden. Da die Kontaktfläche zwischen dem Rohr und dem Gehäuse vergrößert ist, kann zudem ein Verschleiß des elastischen Elements aufgrund der Übertragung von Wärme auf das elastische Element verglichen mit dem Fall, da nur der Eingriffabschnitt mit dem Gehäuse in Kontakt steht, effektiver unterbunden werden.
Bei dem dritten Schritt steht das Rohr bevorzugt mit dem ausgesparten Abschnitt in Eingriff, um bei Betrachtung eines Eingriffabschnitts des Rohrs in der Umfangsrichtung einen Kontaktabschnitt, in dem das Rohr und das Gehäuse miteinander in Kontakt stehen, und einen getrennten Abschnitt, in dem das Rohr und das Gehäuse voneinander getrennt sind, zu bilden. Wenn in diesem Fall der Gassensor nass wird und wenn Wasser in das Rohr fließt, kann das Wasser durch den Trennabschnitt aus dem Rohr heraus abgelassen werden. Wasser wird daher nicht in dem Rohr zurückgehalten und ein Verschleiß des elastischen Elements aufgrund von zurückgehaltenem Wasser kann verhindert werden. Die Größe des Trennabschnitts (Länge in der Umfangsrichtung und die Länge in der radialen Richtung) kann gemäß dem Gleichgewicht zwischen dem Umfeld, in dem der Gassensor eingesetzt wird (d. h. der Wassermenge, die in das Rohr eindringen kann), der mühelosen Fixierung des Rohrs an dem Gehäuse und des zu dem elastischen Element übertragenen Wärmebetrags entsprechend festgelegt werden. Der Trennabschnitt kann an einer Stelle oder an mehreren Stellen in dem Eingriffabschnitt angeordnet werden.
Bei dem dritten Schritt wird das Rohr bevorzugt in der radialen Richtung von zwei Richtungen eingespannt, um das Rohr mit dem ausgesparten Abschnitt in Eingriff zu bringen. Verglichen mit dem Fall, da das Rohr durch Einspannen des Rohrs von vier Richtungen oder acht Richtungen um das Rohr herum an das Gehäuse gecrimpt wird, kann in diesem Fall die Form eines Querschnitts des Eingriffabschnitts in einer Richtung senkrecht zur Achsenrichtung des Rohrs abweichend von der Form eines Querschnitts des Gehäuses ausgelegt werden. Demgemäß kann ein Ablösen des Rohrs von dem Gassensor zuverlässiger verhindert werden.
Bei dem dritten Schritt wird das Rohr bevorzugt so gegriffen, dass in einem Querschnitt senkrecht zu der Achsenrichtung eine maximale Länge eines Eingriffabschnitts des Rohrs kleiner als eine maximale Länge eines Werkzeugansatzabschnitts des Gehäuses, der sich vor dem Eingriffabschnitt des Rohrs befindet, in einem Querschnitt senkrecht zur Achsenrichtung ist. Wenn in diesem Fall eine Spannvorrichtung an den Werkzeugansatzabschnitt angebracht wird, um den Gassensor an einem Abgasrohr zu befestigen, berührt die Spannvorrichtung das Rohr nicht und daher kann ein Bruch des Rohrs aufgrund eines solchen Kontakts verhindert werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gassensor vorgesehen, welcher umfasst: ein Sensorelement, das sich in einer Achsenrichtung erstreckt und einen Detektionsabschnitt, der ein zu detektierendes Gas detektiert, in einem vorderen Endabschnitt desselben angeordnet umfasst; ein rohrförmiges Gehäuse, das einen Umfang des Sensorelements in einer radialen Richtung in solcher Weise umgibt, dass der Detektionsabschnitt in einem vorderen Abschnitt des Gehäuses oder vor dem Gehäuse angeordnet ist; ein elastisches Element, das in einem hinteren Endabschnitt des Gehäuses angeordnet ist; und ein Rohr, das einen Umfang mindestens eines Teils des hinteren Endabschnitts des Gehäuses in der radialen Richtung umgibt, das an dem Gehäuse fixiert ist, das sich in der Achsenrichtung von einem vorderen Ende desselben hin zu einem hinteren Ende desselben erstreckt und das ein höheres Wärmestrahlreflexionsvermögen als das Gehäuse aufweist. Der Gassensor wird unter Verwenden des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Herstellen eines Gassensors hergestellt. Da der Gassensor durch Verwenden des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Herstellen eines Gassensors hergestellt wird, sieht der Gassensor die gleichen Vorteile wie vorstehend beschrieben vor.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt das Innere eines Rohrs eines Gassensors nach einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine Längsschnittansicht, die den Aufbau des Gassensors gemäß der ersten Ausführungsform und einen Gassensor gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
3 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie III-III von 1;
4 zeigt den Gassensor gemäß der ersten Ausführungsform und zeigt die maximale Länge eines Querschnitts eines Werkzeugansatzabschnitts senkrecht zur Achsenrichtung und die maximale Länge eines Querschnitts eines Eingriffabschnitts des Rohrs senkrecht zur Achsenrichtung;
5 zeigt das Innere eines Rohrs des Gassensors nach der zweiten Ausführungsform; und
6 zeigt das Innere eines Rohrs eines Gassensors nach einer dritten Ausführungsform.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend wird ein Gassensor 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verweis auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt das Innere eines Rohrs 130 des Gassensors 1 nach der ersten Ausführungsform. 2 ist eine Längsschnittansicht, die den Aufbau des Gassensors 1 nach der ersten Ausführungsform zeigt. In 2 ist das Rohr 130 ausgelassen. Der in 1 und 2 gezeigte Gassensor 1 ist an einem (nicht gezeigten) Abgasrohr eines Kraftfahrzeugs angebracht und wird verwendet. In der folgenden Beschreibung wird in der Achsenrichtung (in der sich die Achse O des Gassensors 1 erstreckt) eine Seite hin zu dem vorderen Ende eines Sensorelements 6, die in ein Abgasrohr einzuführen ist (in 1 und 2 eine geschlossene und untere Seite) als ”vordere Seite” bezeichnet, und eine Seite gegenüber der vorderen Seite (in 1 und 2 eine obere Seite) wird als ”hintere Seite” bezeichnet.
Der in 1 veranschaulichte Gassensor 1 umfasst einen Metallmantel 5, ein Außenrohr 3, eine Schutzeinrichtung 4, das Rohr 130 und dergleichen. Wie in 2 gezeigt umfasst der Gassensor 1 das Sensorelement 6, das eine längliche Rohrform aufweist und ein geschlossenes Ende aufweist. Wie in 2 gezeigt sind zudem Zuleitungsdrähte 18 von dem Gassensor 1 herausgeführt. Durch die Zuleitungsdrähte 18 werden Signale von dem Sensorelement 6 ausgegeben, und durch die Zuleitungsdrähte 18 wird einem Heizer 7, der in dem Sensorelement 6 angeordnet ist, Elektrizität zugeführt. Die Zuleitungsdrähte 18 sind mit einem (nicht gezeigten) Sensorsteuergerät, das weg von dem Gassensor 1 angeordnet ist, oder mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) eines Kraftfahrzeugs elektrisch verbunden.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst das Sensorelement 6 des Gassensors 1 einen Grundabschnitt 61 aus einem Festelektrolyten, der hauptsächlich aus Zirkoniumoxid besteht. Der Grundabschnitt 61 weist eine mit Boden versehene Rohrform auf, die sich in der Achsenrichtung erstreckt. In der radialen Richtung ragt ein Flanschabschnitt 65 von einem in der Achsenrichtung im Wesentlichen mittleren Teil des Grundabschnitts 61 nach außen. Der Durchmesser eines vorderen Endabschnitts 66, der sich vor dem Flanschabschnitt 65 befindet, nimmt hin zum vorderen Ende allmählich ab. Der vordere Endabschnitt 66 weist eine geschlossene kugelförmige Spitze auf. An der Außenfläche des vorderen Endabschnitts 66 ist eine poröse Detektionselektrode 62, die aus Pt oder einer Pt-Legierung besteht, ausgebildet. An einer Innenfläche des Grundabschnitts 61 (der Fläche in dem rohrförmigen Loch) ist eine poröse Referenzelektrode 62, die aus Pt oder einer Pt-Legierung besteht, ebenfalls ausgebildet. Demgemäß sind in einem Teil des vorderen Endabschnitts 66 des Grundabschnitts 61 die Detektionselektrode 62 und die Referenzelektrode 63 mit dem Festelektrolyten dazwischen einander zugewandt. Bei dem Sensorelement 6 dient dieser Teil des vorderen Endabschnitts 66 als Detektionsabschnitt 64, der die Sauerstoffkonzentration detektiert. Der Detektionsabschnitt 64 ist gegenüber einem Abgas freigelegt, das durch ein Abgasrohr eines (nicht gezeigten) Kraftfahrzeugs strömt, an dem der Gassensor 1 befestigt ist. Daher ist die Detektionselektrode 62 mit einer (nicht gezeigten) Elektrodenschutzschicht bedeckt, die aus poröser wärmebeständiger Keramik besteht, um vor einer Vergiftung durch das Abgas geschützt zu sein.
Der Grundabschnitt 61 des Sensorelements 6 umfasst einen hinteren Endabschnitt 67, der sich in dem hinteren Teil des Flanschabschnitts 65 befindet. Der hintere Endabschnitt 67 erstreckt sich mit im Wesentlichen dem gleichen Außendurchmesser nach hinten und weist an einem hinteren Ende 68 eine Öffnung auf. An einer Außenumfangsfläche 69 des hinteren Endabschnitts 67 ist an einer Position an der Seite des hinteren Endes 68 bezüglich der Mitte des hinteren Endabschnitts 67 in der Achsenrichtung ein streifenförmiger Elektrodenabschnitt 75 ausgebildet. Der Elektrodenabschnitt 75 ist in der Umfangsrichtung vollständig um die Außenumfangsfläche 69 ausgebildet. Der Elektrodenabschnitt 75, der eine Elektrode ist, durch die der Detektionsabschnitt 64 ein Detektionssignal abgibt, ist mit der Detektionselektrode 62 durch einen Elektrodenherausführabschnitt (nicht gezeigt) verbunden, der sich entlang der Außenumfangsfläche des Sensorelements 6 in der Achsenrichtung erstreckt. Der Elektrodenabschnitt 75 und der Elektrodenherausführabschnitt sind durch Drucken einer elektrisch leitenden Paste aus Pt oder einer Pt-Legierung gebildet.
Wie in 2 gezeigt ist das Sensorelement 6 in einem Zustand, in dem der Umfang des Sensorelements 6 in der radialen Richtung von dem Metallmantel 5 umgeben ist, in einem rohrförmigen Loch 55 des Metallmantels 5 gehalten. Der Metallmantel 5 ist ein rohrförmiges Element aus Edelstahl, etwa SUS430, und weist in einem vorderen Endabschnitt desselben einen Außengewindeabschnitt 52 auf. Der Außengewindeabschnitt 52 ist in einen (nicht gezeigten) Befestigungsabschnitt eines Abgasrohrs einzuschrauben. Ein Vorderende-Eingriffabschnitt 56 ist vor dem Außengewindeabschnitt 52 ausgebildet. Die (nachstehend beschriebene) Schutzeinrichtung 4 greift mit dem Außenumfang des Vorderende-Eingriffabschnitts. Der Detektionsabschnitt 64 des Sensorelements 6 ragt von dem Vorderende-Eingriffabschnitt 56 hin zu der Vorderseite.
In dem hinteren Teil des Außengewindeabschnitts 52 des Metallmantels 5 ist ein Werkzeugansatzabschnitt 53, der einen größeren Durchmesser aufweist, ausgebildet. Mit dem Werkzeugansatzabschnitt 53 greift ein Befestigungswerkzeug, das bei Befestigen des Gassensors 1 an einem (nicht gezeigten) Befestigungsabschnitt eines Abgasrohrs verwendet wird. An einem Teil des Metallmantels 5 zwischen dem Werkzeugansatzabschnitt 53 und dem Außengewindeabschnitt 52 ist eine ringförmige Dichtung 11 an einem Teil des Metallmantels 5 angebracht. Die Dichtung 11 dient zum Verhindern eines Entweichens von Gas durch den Befestigungsabschnitt des Abgasrohrs. In dem hinteren Teil des Metallmantels 5 ist ein Crimpabschnitt 57 angeordnet. Der Crimpabschnitt 57 wird gecrimpt, um das Sensorelement 6 in dem rohrförmigen Loch 55 des Metallmantels 5 zu fixieren. Ein Teil des hinteren Endabschnitts 67 an der hinteren Seite bezüglich der Mitte des hinteren Endabschnitts 67 in der Achsenrichtung ragt von dem Crimpabschnitt 67 hin zur hinteren Seite, und der Elektrodenabschnitt 75 liegt von dem Metallmantel 5 frei. Zwischen dem Werkzeugansatzabschnitt 53 und dem Crimpabschnitt 57 ist ein Hinterende-Eingriffabschnitt 58 ausgebildet. Der Hinterende-Eingriffabschnitt 58 greift mit einem vorderen Endabschnitt 31 (nachstehend beschrieben) des Außenrohrs 3.
Ein gestufter Abschnitt 59, dessen Innenumfang in der radialen Richtung nach innen ragt, ist in einem vorderen Endabschnitt des rohrförmigen Lochs 55 des Metallgehäuses 5 ausgebildet. Ein rohrförmiges Stützelement 13, das aus Aluminiumoxid besteht, steht mit dem gestuften Abschnitt 59, mit der Metalldichtung 12 dazwischen, in Eingriff. Der Innenumfang des Stützelements 13 ist ebenfalls gestuft, und an dem gestuften Abschnitt ist eine Metalldichtung 14 angeordnet. Der Flanschabschnitt 65 des Sensorelements 6 wird von dem Stützelement 13 mittels der Metalldichtung 14 gelagert. Ein Teil des rohrförmigen Lochs 55 in dem hinteren Teil des Stützelements 13 ist mit einem Füllstoffelement 15 gefüllt, das aus Talkumpulver besteht. Eine rohrförmige Hülse 16, die aus Aluminiumoxid besteht, ist in dem hinteren Teil des Füllstoffelements 15 angeordnet, um das Füllstoffelement 15 zwischen der rohrförmigen Hülse 16 und dem Stützelement 13 einzuspannen.
In dem hinteren Teil der Hülse 16 ist ein Ring 17 angeordnet. Wenn der Crimpabschnitt 57 des Metallmantels 5 nach innen und hin zu dem vorderen Ende gecrimpt wird, wird die Hülse 16 über den Ring 17 gegen das Füllstoffelement 15 gepresst. Durch Crimpen des Crimpabschnitts 57 wird das Füllstoffelement 15 zusammengepresst, um den Flanschabschnitt 65 des Sensorelements 6 hin zu dem Stützelement 13 zu pressen, das mit dem gestuften Abschnitt 59 des Metallmantels 5 greift, und ein Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Lochs 55 des Metallmantels 5 und der Außenumfangsfläche des Sensorelements 6 wird luftdicht gefüllt. Somit wird das Sensorelement 6 in dem rohrförmigen Loch 55 des Metallmantels 5 durch Verwenden der zwischen dem Crimpabschnitt 57 und dem gestuften Abschnitt 59 angeordneten Elemente gehalten.
Die Schutzeinrichtung 4 ist an dem Vorderende-Eingriffabschnitt 56 des Metallmantels 5 befestigt. Die Schutzeinrichtung 4 bedeckt den Detektionsabschnitt 64 des Sensorelements 6, der in der Achsenrichtung von dem Vorderende-Eingriffabschnitt 56 hin zu der Vorderseite ragt. Die Schutzeinrichtung 4 und der Metallmantel 5 sind zusammengeschweißt. Die Schutzeinrichtung 4 schützt den Detektionsabschnitt 64 des Sensorelements 6, der in ein (nicht gezeigtes) Abgasrohr eingeführt wird, wenn der Gassensor 1 an dem Abgasrohr befestigt wird, vor Kollision mit Wassertropfen, Fremdkörpern und dergleichen, die in einem Abgas enthalten sind. Die Schutzeinrichtung 4 weist einen Doppelaufbau mit einer äußeren Schutzeinrichtung 41 und einer inneren Schutzeinrichtung 45 auf. Die äußere Schutzeinrichtung 41 weist eine mit Boden versehene Rohrform auf, und ein Randabschnitt an der offenen Seite der äußeren Schutzeinrichtung 41 ist mit dem Vorderende-Eingriffabschnitt 56 verbunden. Die innere Schutzeinrichtung 45 weist eine mit Boden versehene Rohrform auf und ist an der Innenseite der äußeren Schutzeinrichtung 41 fixiert. Gaseinlässe 42 zum Einlasse eines Abgases und zum Leiten des Abgases zu dem Detektionsabschnitt 64 sind jeweils in der Außenumfangsfläche der äußeren Schutzeinrichtung 41 und in der Außenumfangsfläche der inneren Schutzeinrichtung 45 ausgebildet (die Gaseinlässe in der inneren Schutzeinrichtung 45 sind in den Figuren nicht gezeigt). Gasauslässe 43 und 48 zum Ablassen von Wassertropfen und des Abgases sind jeweils in der Bodenfläche der äußeren Schutzeinrichtung 41 und in der Bodenfläche der inneren Schutzeinrichtung 45 ausgebildet.
Das Außenrohr 3, das aus einem Edelstahl, wie etwa SUS304 besteht, ist an einem hinteren Endabschnitt des Metallmantels 5 befestigt. Der vordere Endabschnitt 31 des Außenrohrs 3 greift mit dem Hinterende-Eingriffabschnitt 58. Der Metallmantel 5 und das Außenrohr 3 entsprechen in den Ansprüchen einem ”Gehäuse”. Ein Crimpabschnitt 39 wird durch Crimpen des vorderen Endabschnitts 31 des Außenrohrs 3 von der Außenumfangsseite in der radialen Richtung nach innen auf den Hinterende-Eingriffabschnitt 58 gebildet. Der Crimpabschnitt 39 wird um den gesamten Umfang des vorderen Endabschnitts 31 lasergeschweißt. Das Außenrohr 3, das sich in der Achsenrichtung hin zur Rückseite erstreckt, umfasst einen Abschnitt großen Durchmessers 33 und einen Abschnitt kleinen Durchmessers 34. Der Abschnitt großen Durchmessers 33 umgibt den Außenumfang eines Teils des hinteren Endabschnitts 67 des Sensorelements 6, der von dem hinteren Ende (dem Crimpabschnitt 57) des Metallmantels 5 hin zur Rückseite ragt. Der Abschnitt kleinen Durchmessers 34 umgibt die Außenumfänge einer Trenneinrichtung 8 und einer Dichtungshülse 9, die in dem hinteren Teil des Abschnitts großen Durchmessers 33 angeordnet sind. Der Abschnitt großen Durchmessers 33 und der Abschnitt kleinen Durchmessers 34 des Außenrohrs 3 sind durch einen gestuften Abschnitt 35 miteinander verbunden.
In den hinteren Endabschnitt 67 des Sensorelements 6, das von dem Außenrohr 3 umgeben ist, ist eine äußere Anschlussklemme 2 eingepasst. Die äußere Anschlussklemme 2 kontaktiert den Elektrodenabschnitt 75, um mit der Detektionselektrode 62 elektrisch verbunden zu sein. Der Heizer 7, der stabförmig ist und der zum Erwärmen udn Aktivieren des Festelektrolyten verwendet wird, wird in das rohrförmige Loch des Sensorelements 6 eingeführt. Eine innere Anschlussklemme 29, die die Referenzelektrode 63 kontaktiert, um mit der Referenzelektrode 63 elektrisch verbunden zu sein, wird in das rohrförmige Loch des Sensorelements 6 eingeführt, so dass sie sich zwischen dem Sensorelement 6 und dem Heizer 7 befindet. Ein Paar von Elektrodenklemmen 71 (in 1 ist nur eine davon gezeigt) zum Anlegen einer Spannung an dem Heizer 7 sind an dem hinteren Ende des Heizers 7 angeordnet. Aderdrähte der Zuleitungsdrähte 18, die mit einer (nicht gezeigten) externen Schaltung elektrisch verbunden sind, werden jeweils gecrimpt und mit der äußeren Anschlussklemme 2, der inneren Anschlussklemme 29 und der Elektrodenklemme 71 verbunden.
Die Trenneinrichtung 8, die ein Rohr aus isolierender Keramik ist, umfasst Aufnahmeabschnitte 82, die unabhängig die äußere Anschlussklemme 2, die innere Anschlussklemme 29 und die Elektrodenklemme 71 aufnehmen, so dass diese Klemmen einander nicht berühren können. Jeder der Aufnahmeabschnitte 82 erstreckt sich in der Achsenrichtung durch die Trenneinrichtung 8, so dass Luft zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende der Trenneinrichtung 8 durch die Trenneinrichtung 8 strömen kann. Die vier Zuleitungsdrähte 18 (wovon in 1 drei gezeigt sind), die jeweils mit der äußeren Anschlussklemme 2, der inneren Anschlussklemme 29 und der Elektrodenklemme 71 verbunden sind, sind durch Durchgangslöcher 92 (nachstehend beschrieben) in der Dichtungshülse 9 zur Außenseite des Gasensors 1 herausgeführt. Ein Flanschabschnitt 81, der in der radialen Richtung nach außen ragt, ist an der Außenumfangsfläche der Trenneinrichtung 8 angeordnet. Ein im Wesentlichen zylindrischer Metallhalter 85 ist an einen Teil der Außenumfangsfläche der Trenneinrichtung 8 vor dem Flanschabschnitt 81 angebracht. In dem Außenrohr 3 sind ausgesparte Abschnitte 37 (in der vorliegenden Ausführungsform vier ausgesparte Abschnitte 37) so ausgebildet, dass sie in der Umfangsrichtung des Außenrohrs 3 voneinander beabstandet sind. Durch Ausbilden eines Crimpabschnitts 38 durch Crimpen eines Teils der Außenumfangsfläche des Außenrohrs 3 entsprechend der Position des Metallhalters 85 in der radialen Richtung nach innen, während der Flanschabschnitt 81 der Trenneinrichtung 8 mit den ausgesparten Abschnitten 37 in Kontakt gebracht wird, wird die Trenneinrichtung 8 in dem Außenrohr 3 gehalten.
Die Dichtungshülse 9, die aus Fluorkarbon-Kautschuk besteht, wird in dem hinteren Teil der Trenneinrichtung 8 angeordnet. Die Dichtungshülse 9 entspricht in den Ansprüchen einem ”elastischen Element”. Die Dichtungshülse 9 wird in ein hinteres Ende 32 des Außenrohrs 3 eingepasst, um die Rückseite des Außenrohrs 3 zu verschließen, und wird an dem Außenrohr 3 durch Crimpen des Außenumfangs des Außenrohrs 3 fixiert. Ein Entlüftungsloch 91 zum Einleiten von Luft in das Außenrohr 3 ist in der Dichtungshülse 9 so ausgebildet, dass es sich in einer hinteren Endfläche 93 der Dichtungshülse 9 öffnet und sich durch die Dichtungshülse 9 in der Achsenrichtung erstreckt. Der Gassensor 1 ist so aufgebaut, dass die Referenzelektrode 63, die in dem Rohr des Sensorelements 6 ausgebildet ist, durch das Entlüftungsloch 91 und die Aufnahmeabschnitte 82 der Trenneinrichtung 8 Luft ausgesetzt ist. Ein dünnschichtförmiger Filter 87, der aus einem Fluorcarbonharz, etwa Polytetrafluorethylen (PTFE), besteht und ein Metallbefestigungsmittel 88 für den Filter 87 sind in das Entlüftungsloch 91 eingeführt, um das Eindringen von Wassertropfen und dergleichen in das Entlüftungsloch 91 zu verhindern. In der Dichtungshülse 9 sind vier Durchgangslöcher 92 (wovon in 1 zwei gezeigt sind) zum Einführen der vier Zuleitungsdrähte 18 durch diese ausgebildet.
Unter erneutem Verweis auf 1 umfasst der Gassensor 1 das Rohr 130, das sich in der Achsenrichtung so erstreckt, dass es den Umfang des Abschnitts kleinen Durchmessers 34 des Außenrohrs 3 bedeckt. Ein vorderes Ende 131 des Rohrs 130 steht mit der Außenfläche des gestuften Abschnitts 35 des Außenrohrs 3 in Kontakt. Ein hinteres Ende 132 des Rohrs 130 erstreckt sich über das hintere Ende 32 des Außenrohrs 3 hinaus hin zur Rückseite. Das Rohr 130 wird an einem Crimpabschnitt 36 des Außenrohrs 3 fixiert, an dem die Dichtungshülse 9 fixiert ist, indem es von außen entlang der Umfangsrichtung gecrimpt wird. In der ersten Ausführungsform entspricht der Crimpabschnitt 36 einem ”ausgesparten Abschnitt” in den Ansprüchen.
Das Rohr 130 besteht aus einem mehrschichtigen Element mit einer Außenschicht, die sich außen befindet und aus Metallfolie etwa Aluminiumfolie besteht, und einer Innenschicht, die sich innen befindet und aus Glasfaser besteht. Durch spiralförmiges Wickeln des mehrschichtigen Elements ist das Rohr 30 so ausgebildet, dass die Außenschicht eine Außenfläche bildet und die Innenschicht eine Innenfläche 130t bildet. Das Rohr 130 ist biegsam und kann in einer Richtung senkrecht zu der Achse O gebogen werden. Da das Rohr 130 wie vorstehend beschrieben Aluminium enthält, ist das Wärmestrahlreflexionsvermögen des Rohrs 130 höher als das eines Edelstahls, welcher das Material des Außenrohrs 3 und des Metallmantels 5 ist.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von 1. Wie in 3 dargestellt wird das Rohr 130 an dem Crimpabschnitt 36 des Außenrohrs 3 fixiert, indem es entlang der Umfangsrichtung gecrimpt wird, so dass ein Eingriffabschnitt 140 des Außenrohrs 3 und des Rohrs 130 gebildet wird. Der Eingriffabschnitt 140 umfasst einen Kontaktabschnitt 150, bei dem eine Außenfläche 3s des Außenrohrs 3 und die Innenfläche 130t des Rohrs 130 miteinander in Kontakt stehen, sowie Trennabschnitte 160, bei denen die Innenfläche 130t des Rohrs 130 von der Außenfläche 3s des Außenrohrs 3 getrennt ist. Einer der Trennabschnitte 160 ist in einem linken Teil von 3 gezeigt und der andere Trennabschnitt 160 ist in einem rechten Teil von 3 gezeigt. Der Eingriffabschnitt 140 wird mithilfe einer Crimpspannvorrichtung, die das Rohr 130 von zwei Richtungen (in 3 wie durch Pfeile angedeutet von oben und unten) einspannt, gebildet.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Gassensors 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Mit Ausnahme der Schritte zum Befestigen des Rohrs an dem Außenrohr ist das Verfahren zum Herstellen des Gassensors 1 das gleiche wie die bestehenden Verfahren zum Herstellen von Gassensoren. Daher wird auf eine Beschreibung von Schritten mit Ausnahme der Schritte des Befestigens des Rohrs an dem Außenrohr verzichtet oder die Beschreibung wird vereinfacht.
Zunächst wird ein halbfertiger Sensor, bei dem ein Crimpabschnitt in dem Außenrohr 3 entlang der Umfangsrichtung ausgebildet ist, mithilfe eines bekannten Verfahrens zum Herstellen eines Gassensors erzeugt. Genauer gesagt wird der halbfertige Sensor, bei dem der Crimpabschnitt 36 in dem Außenrohr 3 entlang der Umfangsrichtung ausgebildet ist, durch Anordnen der Dichtungshülse 9 in dem Außenrohr 3 und durch Crimpen eines Teils des Außenrohrs 3, in dem die Dichtungshülse 9 angeordnet ist, von acht Richtungen entlang der Umfangsrichtung erzeugt. Dieser Schritt entspricht einem ”ersten Schritt” in den Ansprüchen.
Als Nächstes wird das Rohr 130 außerhalb des Außenrohrs 3 so angebracht (positioniert), dass es die Dichtungshülse 9 umgibt und den Crimpabschnitt 36 umgibt. Dabei wird das vordere Ende 131 des Rohrs 130 mit dem gestuften Abschnitt 35 des Außenrohrs 3 in Kontakt gebracht. Dieser Schritt entspricht einem ”zweiten Schritt” in den Ansprüchen.
Zuletzt wird das Rohr 130 durch Crimpen des Rohrs 130 von zwei Richtungen in der radialen Richtung an dem Außenrohr 3 fixiert, so dass es der Position des Crimpabschnitts 36 entspricht, um einen Teil des Rohrs 130 in der radialen Richtung nach innen zu verformen und den Teil des Rohrs 130 in den Crimpabschnitt 36 einzuführen. Dieser Schritt entspricht einem ”dritten Schritt” in den Ansprüchen. Da das Rohr 130 von zwei Richtungen in der radialen Richtung gecrimpt wird, wird dabei ein Teil des Rohrs 130 in der Umfangsrichtung in einen Teil des Crimpabschnitts 36 in der Umfangsrichtung eingeführt. Der Teil des Rohrs 130, der in den Teil des Crimpabschnitts 36 in der Umfangsrichtung eingeführt wird, bildet zusammen mit dem Crimpabschnitt 36 den Kontaktabschnitt 150, während andere Teile des Rohrs 130, die nicht in den Crimpabschnitt 36 eingeführt werden, die Trennabschnitte 160 bilden.
Wie vorstehend beschrieben umfasst das Verfahren zum Herstellen des Gassensors 1 den ersten Schritt des Erzeugens eines halbfertigen Sensors, bei dem der Crimpabschnitt 36 in dem Außenrohr 3 ausgebildet ist, sowie den dritten Schritt des Crimpens des Rohrs 130 an den Crimpabschnitt 36, um das Rohr 130 mit dem Crimpabschnitt 36 in Eingriff zu bringen. Da der Eingriffabschnitt 140 des Rohrs 130 mit dem Crimpabschnitt 36 des Außenrohrs 3 in Eingriff tritt, selbst wenn an dem Rohr 130 in der Achsenrichtung eine Zugspannung angelegt wird oder an dem Rohr 130 eine Vibration angelegt wird, kann somit ein Gleiten des Eingriffabschnitts 140 des Rohrs 130 entlang der Oberfläche des Außenrohrs 3 unterbunden werden. Dadurch kann das Rohr 130 sicher an dem Außenrohr 3 fixiert werden.
In dem zweiten Schritt wird das Rohr 130 zudem außerhalb des Außenrohrs 3 des halbfertigen Sensors so positioniert, dass es den gesamten Umfang der Dichtungshülse 9 in der radialen Richtung umgibt. Verglichen mit dem Fall, da nur ein Teil der Dichtungshülse 9 von dem Rohr 130 umgeben ist, kann somit ein Verschleiß der Dichtungshülse 9 aufgrund einer Übertragung von Wärme zu der Dichtungshülse 9 (etwa einer Übertragung von Wärme von der Außenseite durch das Außenrohr 3 zu der Dichtungshülse 9 oder einer Übertragung von Wärme von dem Metallmantel 5 zu der Dichtungshülse 9) effektiver unterbunden werden.
Zudem steht in dem zweiten Schritt das vordere Ende 131 des Rohrs 130 mit dem gestuften Abschnitt 35 des Außenrohrs 3 in Kontakt. Da das Rohr 130 sowohl von dem Eingriffabschnitt 140 als auch dem gestuften Abschnitt 35 des Außenrohrs 3 gelagert wird, kann somit eine Last, die an dem Eingriffabschnitt 140 angelegt wird, wenn an dem Rohr 130 Vibration angelegt wird, verglichen mit dem Fall, da das Rohr 130 nur von dem Eingriffabschnitt 140 gelagert wird, reduziert werden. Dadurch kann das Rohr 130 sicher an dem Außenrohr 3 fixiert werden. Da die Kontaktfläche zwischen dem Rohr 130 und dem Außenrohr 3 vergrößert ist, kann zudem ein Verschleiß der Dichtungshülse 9 aufgrund der Übertragung von Wärme zu der Dichtungshülse 9 effektiver unterbunden werden.
Bei Betrachten des Eingriffabschnitts 140 des Rohrs 130 in der Umfangsrichtung werden zudem in dem dritten Schritt der Kontaktabschnitt 150, in dem das Rohr 130 und das Außenrohr 3 miteinander in Kontakt stehen, und die Trennabschnitte 160, in denen das Rohr 130 und das Außenrohr 3 voneinander getrennt sind, ausgebildet. Wenn der Gassensor nass wird und wenn Wasser in das Rohr 130 fließt, kann das Wasser somit durch die Trennabschnitte 160 aus dem Rohr 130 heraus abgelassen werden. Wasser wird daher nicht in dem Rohr 130 zurückgehalten und ein Verschleiß der Dichtungshülse 9 aufgrund von zurückgehaltenem Wasser kann verhindert werden.
Zudem wird in dem dritten Schritt durch Crimpen des Rohrs 130 von zwei Richtungen in der radialen Richtung das Rohr 130 mit dem Crimpabschnitt 36 des Außenrohrs 3 in Eingriff gebracht. Verglichen mit dem Fall, da das Rohr 130 durch Einspannen des Rohrs 130 von vier Richtungen oder acht Richtungen um das Rohr herum an das Außenrohr 3 gecrimpt wird, kann somit die Form eines Querschnitts des Eingriffabschnitts 140 in einer Richtung senkrecht zur Achsenrichtung des Rohrs 130 (in der ersten Ausführungsform eine im Wesentlichen elliptische Form) von der Form eines Querschnitts des Außenrohrs 3 (einer im Wesentlichen kreisartigen Form) abweichend ausgelegt werden. Demgemäß kann ein Ablösen des Rohrs 130 von dem Gassensor 1 zuverlässiger verhindert werden.
In dem dritten Schritt wird zudem das Rohr 130 so gecrimpt, dass die maximale Länge D1 eines Querschnitts des Werkzeugansatzabschnitts 53 des Metallmantels 5 senkrecht zur Achsenrichtung kleiner als die maximale Länge D2 eines Querschnitts des Eingriffabschnitts 140 des Rohrs 130 senkrecht zur Achsenrichtung ist. 4 zeigt den Gassensor 1 gemäß der ersten Ausführungsform und zeigt die maximale Länge D1 des Querschnitts des Werkzeugansatzabschnitts 53 senkrecht zur Achsenrichtung und die maximale Länge D2 des Querschnitts des Eingriffabschnitts 140 des Rohrs 130 senkrecht zur Achsenrichtung. 4 ist eine durch Drehen von 1 um die Achse O erhaltene Figur. In der ersten Ausführungsform weist der Werkzeugansatzabschnitt 53 eine im Wesentlichen sechseckige Form auf. Wie in 4 gezeigt ist die maximale Länge D1 der Abstand zwischen gegenüberliegenden Ecken des Werkzeugansatzabschnitts 53. Wie in 4 gezeigt ist die maximale Länge D2 des Eingriffabschnitts 140 der Abstand zwischen Scheiteln der zwei Trennabschnitte 160, die an beiden Seiten der Achse O ausgebildet sind. Wie in 4 gezeigt ist die maximale Länge D2 kleiner als die maximale Länge D1. Bei einem Vorgang des Befestigens des Gassensors an einem Abgasrohr berührt somit bei Anbringen einer Spannvorrichtung an dem Werkzeugansatzabschnitt 53 von der Rückseite des Gassensors die Spannvorrichtung die Trennabschnitte 160 des Rohrs 130 nicht, und daher kann ein Bruch des Rohrs 130 aufgrund einer solchen Berührung verhindert werden.
Als Nächstes wird ein Gassensor 100 gemäß der zweiten Ausführungsform unter Verweis auf die Zeichnungen beschrieben. 5 zeigt das Innere eines Rohrs 130A des Gassensors 100 nach der zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Position (Einführposition) des Rohrs 130A relativ zum Außenrohr 3 in dem zweiten Schritt. Daher wird auf Beschreibungen anderer Strukturen und Schritte, die die gleichen wie die der ersten Ausführungsform sind, verzichtet bzw. diese Beschreibungen werden vereinfacht. Bezüglich des in 5 gezeigten Gassensors 100 wird in der Achsenrichtung eine Seite hin zum vorderen Ende eines Sensorelements 6, das in ein Abgasrohr einzuführen ist (in 5 eine geschlossene und untere Seite), als ”Vorderseite” bezeichnet, und eine Seite gegenüber der Vorderseite (in 5 eine obere Seite) wird als die ”Rückseite” bezeichnet.
Wie in 5 gezeigt umfasst der Gassensor 100 das Rohr 130A, das sich in der Achsenrichtung so erstreckt, dass es den Umfang des Abschnitts kleinen Durchmessers 34 des Außenrohrs 3 bedeckt. Bei dem Gassensor 100 gemäß der zweiten Ausführungsform ist jedoch entgegen der ersten Ausführungsform das vordere Ende 131A des Rohrs 130A nicht in Kontakt mit dem gestuften Abschnitt 35 und bedeckt nur einen Teil eines hinteren Endabschnitts des Abschnitts kleinen Durchmessers 34. Ein Vorderseitenabschnitt des Rohrs 130A umgibt nur einen Teil des Umfangs der Dichtungshülse 9 in der radialen Richtung.
In dem zweiten Schritt gemäß der zweiten Ausführungsform wird das Rohr 130A außerhalb des Außenrohrs 3 so angebracht (positioniert), dass sich das vordere Ende 131A des Rohrs 130A zwischen dem Crimpabschnitt 36 und einem vorderen Endabschnitt 9A der Dichtungshülse 9 befindet.
Das Verfahren zum Herstellen des Gassensors 100 umfasst den ersten Schritt des Erzeugens eines halbfertigen Sensors, bei dem der Crimpabschnitt 36 in dem Außenrohr 3 ausgebildet ist, sowie den dritten Schritt des Crimpens des Rohrs 130A an den Crimpabschnitt 36, um das Rohr 130A mit dem Crimpabschnitt 36 in Eingriff zu bringen. Selbst wenn an dem Rohr 130A in der Achsenrichtung eine Zugspannung angelegt wird oder an dem Rohr 130A eine Vibration ausgeübt wird, kann daher ein Gleiten des Eingriffabschnitts 140 des Rohrs 130A entlang der Oberfläche des Außenrohrs 3 unterbunden werden. Dadurch kann das Rohr 130A sicher an dem Außenrohr 3 fixiert werden.
Das Verfahren zum Herstellen des Gassensors 100 umfasst den zweiten Schritt des Positionierens des Rohrs 130A außerhalb des Außenrohrs 3, so dass es einen Teil des Umfangs der Dichtungshülse 9 in der radialen Richtung umgibt und es den Umfang des Crimpabschnitts 36 in der radialen Richtung umgibt. Da ein Teil der Dichtungshülse 9 von dem Rohr 130A umgeben ist, kann somit ein Verschleiß der Dichtungshülse 9 aufgrund der Übertragung von Wärme auf die Dichtungshülse 9 unterbunden werden.
Als Nächstes wird ein Gassensor 200 gemäß der dritten Ausführungsform unter Verweis auf die Zeichnungen beschrieben. 6 zeigt das Innere eines Rohrs 130B des Gassensors 200 nach der dritten Ausführungsform. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in dem zweiten Schritt in der Position (Einführposition) des Rohrs 130B relativ zu dem Außenrohr 3 und in dem dritten Schritt in der Position, bei der das Rohr 130 mit dem Außenrohr 3 in Eingriff tritt. Daher wird auf Beschreibungen anderer Strukturen und Schritte, die die gleichen wie die der ersten Ausführungsform sind, verzichtet bzw. diese Beschreibungen werden vereinfacht. Bezüglich des in 6 gezeigten Gassensors 200 wird in der Achsenrichtung eine Seite hin zum vorderen Ende eines Sensorelements 6, die in ein Abgasrohr einzuführen ist (in 6 eine geschlossene und eine untere Seite), als ”Vorderseite” bezeichnet, und eine Seile (in 6 eine obere Seite) gegenüber der Vorderseite wird als die ”Rückseite” bezeichnet.
Wie in 6 gezeigt umfasst der Gassensor 200 das Rohr 130B, das sich in der Achsenrichtung so erstreckt, dass es den gesamten Umfang des Außenrohrs 3 bedeckt. Ein vorderes Ende 131B des Rohrs 130B steht mit einer nach hinten weisenden Fläche 53S des Werkzeugansatzabschnitts 53 des Metallmantels 5 in Kontakt. Ein hinteres Ende 132B des Rohrs 130B erstreckt sich über das hintere Ende 32 des Außenrohrs 3 hinaus hin zur Rückseite. Das Rohr 130B wird an einem Crimpabschnitt 39 des Außenrohrs 3 fixiert, an dem die Dichtungshülse 9 fixiert ist, indem es von außen entlang der Umfangsrichtung gecrimpt wird. In der dritten Ausführungsform entspricht der Crimpabschnitt 39 einem ”ausgesparten Abschnitt” in den Ansprüchen.
In dem zweiten Schritt gemäß der dritten Ausführungsform wird das Rohr 130 außerhalb des Außenrohrs 3 so angebracht (positioniert), dass es die Dichtungshülse 9 umgibt und den Crimpabschnitt 39 umgibt. Dabei wird ein vorderes Ende 131B des Rohrs 130B mit der nach hinten weisenden Fläche 53S des Werkzeugansatzabschnitts 53 des Metallmantels 5 in Kontakt gebracht.
Das Verfahren zum Herstellen des Gassensors 200 umfasst den ersten Schritt des Erzeugens eines halbfertigen Sensors, bei dem der Crimpabschnitt 39 in dem Außenrohr 3 ausgebildet ist, sowie den dritten Schritt des Crimpens des Rohrs 130B an den Crimpabschnitt 39, um das Rohr 130B mit dem Crimpabschnitt 39 in Eingriff zu bringen. Daher tritt der Eingriffabschnitt 140B des Rohrs 130B mit dem Crimpabschnitt 39 des Außenrohrs 3 in Eingriff. Selbst wenn an dem Rohr 130B in der Achsenrichtung eine Zugspannung angelegt wird oder an dem Rohr 130B eine Vibration ausgeübt wird, kann demgemäß ein Gleiten des Eingriffabschnitts 140B des Rohrs 130B entlang der Oberfläche des Außenrohrs 3 unterbunden werden. Dadurch kann das Rohr 130B sicher an dem Außenrohr 3 fixiert werden.
Das Verfahren zum Herstellen des Gassensors 200 umfasst den zweiten Schritt des Positionierens des Rohrs 130B außerhalb des Außenrohrs 3, so dass es den gesamten Umfangs der Dichtungshülse 9 in der radialen Richtung umgibt und es den Umfang des Crimpabschnitts 39 in der radialen Richtung umgibt. Da ein Teil der Dichtungshülse 9 von dem Rohr 130B umgeben ist, kann somit ein Verschleiß der Dichtungshülse 9 aufgrund der Übertragung von Wärme auf die Dichtungshülse 9 unterbunden werden.
Im zweiten Schritt wird das vordere Ende 131B des Rohrs 130B mit der nach hinten weisenden Fläche 53S des Werkzeugansatzabschnitts 53 des Metallmantels 5 in Kontakt gebracht. Da das Rohr 130B sowohl von dem Eingriffabschnitt 140B als auch der nach hinten weisenden Fläche 53S gelagert wird, kann somit verglichen mit dem Fall, da das Rohr 130B nur von dem Eingriffabschnitt 104B gelagert wird, eine an dem Eingriffabschnitt 140B angelegte Last bei Anlegen von Vibration an dem Rohr 130B reduziert werden. Dadurch kann das Rohr 130B sicher an dem Außenrohr 3 fixiert werden.
Bisher wurden die ersten bis dritten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen beschränkt und kann in geeigneter Weise innerhalb des Wesens und Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung abgewandelt werden. In den ersten bis dritten Ausführungsformen werden zum Beispiel die Eingriffabschnitte 140, 140A, 140B durch Nutzen einer Crimpspannvorrichtung gebildet, die die Rohre 130, 130A und 130B von zwei Richtungen einspannt. Alternativ können die Eingriffabschnitte 140, 140A und 140B mithilfe einer Crimpspannvorrichtung gebildet werden, die die Rohre 130, 130A und 130B von vier Richtungen oder acht Richtungen um das Rohr 130, 130A und 103B herum einspannt.
In der ersten und der zweiten Ausführungsform werden die Rohre 130 und 130A an dem Crimpabschnitt 36 des Außenrohrs 3 fixiert, und der Eingriffabschnitt 140 und 140A des Außenrohrs 3 und die Rohre 130 und 130A werden gebildet. Das Rohr kann aber an den ausgesparten Abschnitten 37 des Außennrohrs oder an dem Crimpabschnitt 38 fixiert werden, um einen Eingriffabschnitt des Außenrohrs und des Rohrs zu bilden.
In der ersten bis dritten Ausführungsform ist jedes der Rohre 130, 130A und 130B ein mehrschichtiges Element, das eine Außenschicht aus Metallfolie wie etwa Aluminiumfolie und eine Innenschicht aus Glasfaser umfasst. Der Aufbau des Rohrs ist aber nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Das Rohr kann ein Metallrohr sein, solange des Rohr eine Übertragung von Wärme zu dem Stopfenelement unterbinden kann (zum Beispiel eine Übertragung von Wärme von außen durch das Außenrohr zu der Dichtungshülse oder eine Übertragung von Wärme von dem Metallmantel durch das Außenrohr zu der Dichtungshülse unterbinden kann). Genauer gesagt kann das Rohr ein in PTL 1 beschriebenes umfangendes Rohr sein.
In der ersten und der zweiten Ausführungsform umfasst das Sensorelement 6 den Grundabschnitt 61, der eine mit Boden versehene Rohrform aufweist und aus einem Festelektrolyt besteht. Der Aufbau des Sensorelements 6 ist aber nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Das Sensorelement 6 kann ein plattenförmiges Sensorelement sein, bei dem mehrere Schichten aus Zirkoniumoxid oder Aluminiumoxid gestapelt sind. In der ersten und der zweiten Ausführungsform ist der Heizer 7 in das rohrförmige Loch des Sensorelements 6 eingeführt. Der Aufbau des Sensorelements 6 ist aber nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Das Sensorelement 6 kann ein so genannter heizerloser Sensor sein, der keinen Heizer 7 aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-3076 [0004]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Gassensors (1, 100, 200), wobei der Gassensor (1, 100, 200) umfasst: ein Sensorelement (6), das sich in einer Achsenrichtung erstreckt und einen Detektionsabschnitt (64), der ein zu detektierendes Gas detektiert, in einem vorderen Endabschnitt desselben angeordnet umfasst, ein rohrförmiges Gehäuse (3, 5), das einen Umfang des Sensorelements (6) in einer radialen Richtung in solcher Weise umgibt, dass der Detektionsabschnitt (64) in einem vorderen Abschnitt des Gehäuses (3, 5) oder vor dem Gehäuse (3, 5) angeordnet ist, ein elastisches Element (9), das in einem hinteren Endabschnitt des Gehäuses (3, 5) angeordnet ist, und ein Rohr (130, 130A, 130B), das einen Umfang mindestens eines Teils des hinteren Endabschnitts des Gehäuses (3, 5) in der radialen Richtung umgibt, das an dem Gehäuse (3, 5) fixiert ist, das sich in der Achsenrichtung von einem vorderen Ende desselben hin zu einem hinteren Ende desselben erstreckt und das ein höheres Wärmestrahlreflexionsvermögen als das Gehäuse (3, 5) aufweist, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt des Erzeugens eines halbfertigen Sensors, bei dem ein ausgesparter Abschnitt (36, 37, 38, 39) in mindestens einem Teil des Gehäuses (3, 5) entlang einer Umfangsrichtung ausgebildet ist, um in der radialen Richtung nach innen ausgespart zu sein, und bei dem das elastische Element (8) in dem Gehäuse (3, 5) angeordnet ist; einen zweiten Schritt des Positionierens des Rohrs (130, 130A, 130B) außerhalb des Gehäuses (3, 5) des halbfertigen Sensors, um mindestens einen Teil eines Umfangs des elastischen Elements (9) in der radialen Richtung zu umgeben und um einen Umfang des ausgesparten Abschnitts (36, 37, 38, 39) in der radialen Richtung zu umgeben; und einen dritten Schritt des Ineingriffbringens des Rohrs (130, 130A, 130B) mit dem ausgesparten Abschnitt (36, 37, 38, 39) durch Einführen mindestens eines Teils des Rohrs (130, 130A, 130B) in den ausgesparten Abschnitt (36, 37, 38, 39).
Verfahren zum Herstellen eines Gassensors (1, 200) nach Anspruch 1, wobei bei dem zweiten Schritt das Rohr (130, 130B) außerhalb des Gehäuses (3, 5) des halbfertigen Sensors positioniert wird, um mindestens einen gesamten Umfang des elastischen Elements (9) in der radialen Richtung zu umgeben.
Verfahren zum Herstellen eines Gassensors (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei dem zweiten Schritt das Rohr (130B) außerhalb des Gehäuses (3, 5) des halbfertigen Sensors positioniert wird, so dass das vordere Ende des Rohrs (130B) in Kontakt mit einer nach hinten weisenden Fläche des Gehäuses (3, 5) steht.
Verfahren zum Herstellen eines Gassensors (1, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei dem dritten Schritt das Rohr (130, 130A, 130B) mit dem ausgesparten Abschnitt (36, 37, 38, 39) in Eingriff gebracht wird, um bei Betrachtung eines Eingriffabschnitts (140, 140A, 140B) des Rohrs (130, 130A, 130B) in der Umfangsrichtung einen Kontaktabschnitt (150), in dem das Rohr (130, 130A, 130B) und das Gehäuse (3, 5) miteinander in Kontakt stehen, und einen getrennten Abschnitt (160), in dem das Rohr (130, 130A, 130B) und das Gehäuse (3, 5) voneinander getrennt sind, zu bilden.
Verfahren zum Herstellen eines Gassensors (1, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in dem dritten Schritt das Rohr (130, 130A, 130B) in der radialen Richtung von zwei Richtungen eingespannt wird, um das Rohr (130, 130A, 130B) mit dem ausgesparten Abschnitt (36, 37, 38, 39) in Eingriff zu bringen.
Verfahren zum Herstellen eines Gassensors (1, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bei dem dritten Schritt das Rohr (130, 130A, 130B) so mit dem ausgesparten Abschnitt (36, 37, 38, 39) in Eingriff gebracht wird, dass eine maximale Länge eines Eingriffabschnitts (140, 140A, 140B) des Rohrs (130, 130A, 130B) in einem Querschnitt senkrecht zu der Achsenrichtung kleiner als eine maximale Länge eines Werkzeugansatzabschnitts (53) des Gehäuses (3, 5), der sich vor dem Eingriffabschnitt (140, 140A, 140B) des Rohrs (130, 130A, 130B) befindet, in einem Querschnitt senkrecht zur Achsenrichtung ist.
Gassensor (1, 100, 200), umfassend: ein Sensorelement (6), das sich in einer Achsenrichtung erstreckt und einen Detektionsabschnitt (64), der ein zu detektierendes Gas detektiert, in einem vorderen Endabschnitt desselben angeordnet umfasst; ein rohrförmiges Gehäuse (3, 5), das einen Umfang des Sensorelements (6) in einer radialen Richtung in solcher Weise umgibt, dass der Detektionsabschnitt (64) in einem vorderen Abschnitt des Gehäuses (3, 5) oder vor dem Gehäuse (3, 5) angeordnet ist; ein elastisches Element (9), das in einem hinteren Endabschnitt des Gehäuses (3, 5) angeordnet ist; und ein Rohr (130, 130A, 130B), das einen Umfang mindestens eines Teils des hinteren Endabschnitts des Gehäuses (3, 5) in der radialen Richtung umgibt, das an dem Gehäuse (3, 5) fixiert ist, das sich in der Achsenrichtung von einem vorderen Ende desselben hin zu einem hinteren Ende desselben erstreckt und das ein höheres Wärmestrahlreflexionsvermögen als das Gehäuse (3, 5) aufweist, wobei der Gassensor (1, 100, 200) mithilfe des Verfahrens zum Herstellen eines Gassensors (1, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.