HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung 1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor mit einem Gassensorelement zu Erfassung der Konzentration eines zu erfassenden Gases und ein Verfahren zur Herstellung eines Gassensors.The present invention relates to a gas sensor with a gas sensor element for detecting the concentration of a gas to be detected and a method for producing a gas sensor.
2. Beschreibung des Stands der Technik 2. Description of the Related Art
Gassensoren werden an einem Einlasssystem (beispielsweise einer Ansaugleitung oder einen Ansaugverteiler) und einem Abgassystem einer Verbrennungsmaschine, etwa eines Diesel-Motors oder eines Benzinmotors, angebracht, um die Konzentration eines speziellen Gases zu überwachen und die Verbrennung zu steuern. Gassensoren, die generell für eine derartige Steuerung verwendet werden, haben einen Aufbau, in welchem ein Gassensorelement in einer Metallhülle gehalten wird, und ein hinterer Endteil des Gassensorelements ist mit einer Metallabdeckung abgedeckt. Um die Herstellung und den Zusammenbau eines Gastsensors zu erleichtern, ist eine Technik zum Anbringen eines Harzbasiselements anstelle einer Metallabdeckung an einem hinteren Endteil der Metallhülle entwickelt worden (PTL 1).Gas sensors are attached to an intake system (eg, an intake manifold or intake manifold) and an exhaust system of an internal combustion engine, such as a diesel engine or a gasoline engine, to monitor the concentration of a particular gas and control combustion. Gas sensors that are generally used for such a control have a structure in which a gas sensor element is held in a metal shell, and a rear end part of the gas sensor element is covered with a metal cover. In order to facilitate the manufacture and assembly of a guest sensor, a technique of attaching a resinous base member instead of a metal cover to a rear end portion of the metal shell has been developed (PTL 1).
Zitatlistequote list
Patentliteraturpatent literature
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PTL 1: japanisches Patent mit der Nummer 3873390 (1) PTL 1: Japanese Patent No. 3873390 ( 1 )
In dem in PTL 1 beschriebenen Gassensor weist das Basiselement einen Flansch auf; die Metallhülle, die dem Basiselement zugewandt ist, weist einen Einfaltbereich bzw. Crimpbereich auf; und die Metallhülle und das Basiselement sind durch Einfaltung des Flansches an dem Einfaltbereich miteinander verbunden. Daher gibt es in dem Gassensor ein Problem dahingehend, dass es schwierig ist, die Größe des Gastsensors zu verringern, da die Metallhülle einen komplexen Aufbau besitzt und die Metallhülle einschließlich des Einfaltbereichs einen großem Durchmesser hat. Da ferner das Basiselement mit der Metallhülle in Kontakt ist, wird Wärme der Metallhülle direkt auf das Basiselement übertragen und kann eine thermische Beeinträchtigung des Basiselements hervorrufen.In the gas sensor described in PTL 1, the base member has a flange; the metal shell, which faces the base element, has a fold-in area or crimp area; and the metal shell and the base member are connected together by folding the flange at the fold-in area. Therefore, in the gas sensor, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the gas sensor because the metal shell has a complex structure and the metal shell including the fold-in area has a large diameter. Further, since the base member is in contact with the metal shell, heat of the metal shell is transferred directly to the base member and may cause thermal deterioration of the base member.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNGOVERVIEW OF THE INVENTION
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Gassensor und ein Verfahren zur Herstellung eines Gassensors bereitzustellen, bei welchem ein Basiselement, das aus einem Polymermaterial hergestellt ist, in einfacher Weise an einem hinteren Endteil der Metallhülle angebracht werden kann, die Produktivität verbessert und die Anzahl an Komponenten verringert ist. It is an object of the present invention to provide a gas sensor and a method of manufacturing a gas sensor in which a base member made of a polymer material can be easily attached to a rear end portion of the metal shell, improving productivity and increasing the number Components is reduced.
Um das zuvor beschriebene Problem zu lösen, umfasst ein Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gassensorelement, das sich in einer Richtung einer Achse erstreckt und das einen Erfassungsbereich in seinem vorderen Endteil aufweist, wobei der Erfassungsbereich eine spezielle Gaskomponente in einem zu messenden Gas erfasst; eine Metallhülle bzw. Metallhülse, die einen Umfang bzw. Randbereich des Gassensorelements in einer radialen Richtung umgibt und das Gassensorelement hält; ein Basiselement, das auf einer hinteren Seite der Metallhülle angeordnet ist und einen hinteren Endteil des Gassensorelements abdeckt, wobei das Basiselement aus Polymermaterial hergestellt ist; und ein Metallrohr, das die Metallhülle und das Basiselement miteinander verbindet und einen hinteren Teil und einen vorderen Teil aufweist, wobei der hintere Teil mit dem Basiselement als Einheit ausgebildet ist, und wobei der vordere Teil einen freiliegenden Bereich bildet, der in Bezug zu dem Basiselement freiliegend ist. Ein Teil des freiliegenden Bereichs des Rohrs ist mit der Metallhülle verbunden, und das Basiselement ist mit Abstand zu der Metallhülle angeordnet.In order to solve the above-described problem, a gas sensor according to the present invention includes a gas sensor element extending in a direction of an axis and having a detection area in its front end part, the detection area detecting a specific gas component in a gas to be measured; a metal shell surrounding a periphery of the gas sensor element in a radial direction and holding the gas sensor element; a base member disposed on a rear side of the metal shell and covering a rear end part of the gas sensor element, the base element being made of polymer material; and a metal tube interconnecting the metal shell and the base member and having a rear portion and a front portion, the rear portion being integrally formed with the base member, and wherein the front portion forms an exposed portion relative to the base member is exposed. A portion of the exposed portion of the tube is connected to the metal shell, and the base member is spaced from the metal shell.
Durch Ausbildung des Basiselements als Einheit mit dem Metallrohr durch Einführen eines Vergussmaterials bzw. Umspritzung oder dergleichen und durch Verbinden der Metallhülle mit dem Basiselement durch das Rohr ist es in dem Gassensor möglich, das Basiselement an dem hinteren Endteil der Metallhülle effizient anzubringen, ohne komplexe Strukturen in der Metallhülle und dem Basiselement zu bilden, und daher kann die Produktivität verbessert werden. Durch die Ausbildung des Basiselement als Einheit mit dem Rohr bzw. durch deren integrale Ausbildung Umspritzung oder dergleichen können die Anzahl an Komponenten verringert, die Kosten reduziert und die Produktivität weiter erhöht werden. Im Vergleich mit beispielsweise einem Falle, in welchem ein Flansch an dem Basiselement und ein Einfaltbereich zum Einfalten und Befestigen des Flansches an der Metallhülle ausgebildet ist, um das Basiselement mit der Metallhülle zu verbinden, kann eine Zunahme des Durchmessers der Metallhülle unterdrückt werden, und es kann eine Verringerung der Größe des Gassensors verwirklicht werden. Durch die Anordnung des Basiselements mit Abstand zu der Metallhülle unter Verwendung des Rohrs kann eine thermische Beeinträchtigung des Basiselements, die auftreten kann, wenn Wärme der Metallhülle direkt auf das Basiselement übertragen wird, unterdrückt werden.By forming the base member as a unit with the metal pipe by inserting a molding material or the like and connecting the metal shell to the base member through the pipe, it is possible in the gas sensor to efficiently attach the base member to the rear end portion of the metal shell without complex structures in the metal shell and the base member, and therefore the productivity can be improved. By the formation of the base member as a unit with the tube or by their integral coating encapsulation or the like, the number of components can be reduced, the costs are reduced and the productivity can be further increased. In comparison with, for example, a case in which a flange is formed on the base member and a fold-in portion for folding and fixing the flange to the metal shell to connect the base member to the metal shell, an increase in the diameter of the metal shell can be suppressed, and it For example, a reduction in the size of the gas sensor can be realized. By disposing the base member away from the metal shell using the tube, thermal deterioration of the base member, which may occur when heat of the metal shell is transferred directly to the base member, can be suppressed.
In dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann sich der freiliegende Bereich des Rohrs parallel zur Richtung der Achse erstrecken. In the gas sensor according to the present invention, the exposed portion of the tube may extend parallel to the direction of the axis.
In dem Gassensor kann nach Integration des Basiselements und des Rohrs durch Umspritzung oder dergleichen das Rohr (der freiliegende Bereich) in einfacher Weise aus einer Form entfernt werden, so dass die Produktivität verbessert werden kann.In the gas sensor, after integrating the base member and the pipe by overmolding or the like, the pipe (the exposed portion) can be easily removed from a mold, so that the productivity can be improved.
In dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Hinterteil des Rohrs einen hervorstehenden Teil bzw. Vorsprungsteil aufweisen, der in dem Basiselement in radialer Richtung hervorsteht.In the gas sensor according to the present invention, the rear part of the tube may have a protruding part projecting in the radial direction in the base member.
Bei dem Gassensor kann eine unbeabsichtigte Entfernung des Rohrs von dem Basiselement in der Richtung der Achse unterdrückt werden.In the gas sensor, inadvertent removal of the tube from the base member in the direction of the axis can be suppressed.
In dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Basiselement einen Verbinder-Teil aufweisen, der sich in einer Richtung erstreckt, die quer zur Richtung der Achse verläuft und der mit einer externen Einrichtung verbindbar und von dieser entkoppelbar ist, ein Verbinder-Anschluss, der elektrisch mit der externen Einrichtung zu verbinden ist, ist in dem Verbinder-Teil angeordnet, und der Verbinder-Teil kann mit dem Verbinder-Anschluss als Einheit ausgebildet sein.In the gas sensor according to the present invention, the base member may include a connector part that extends in a direction that is transverse to the direction of the axis and that is connectable to and decoupled from an external device, a connector terminal that electrically is to be connected to the external device is disposed in the connector part, and the connector part may be formed with the connector terminal as a unit.
Bei dem Gassensor ist es nicht erforderlich, eine weitere Komponente zum Halten des Verbinder-Anschlusses in dem Basiselement zu verwenden, so dass die Anzahl an Komponenten weiter verringert und die Kosten weiter reduziert werden können. Da ferner das Rohr und der Verbinder-Anschluss gleichzeitig an dem Basiselement befestigt werden können, während das Basiselement hergestellt wird, kann damit die Produktivität noch weiter verbessert werden. Da der Verbinder-Teil sich in einer Richtung erstreckt, die quer zur Richtung der Achse liegt, kann bei Montage des Gassensors an einem Ansaugsystem die Länge reduziert werden, mit der der Gassensor aus dem Ansaugsystem nach außen hervorsteht. D. h., es ist möglich, den Gassensor ausreichend weit von einer Haube getrennt anzuordnen, so dass die Sicherheit bei einem Unfall des Fahrzeugs verbessert werden kann.In the gas sensor, it is not necessary to use another component for holding the connector terminal in the base member, so that the number of components can be further reduced and the cost can be further reduced. Further, since the pipe and the connector terminal can be simultaneously fixed to the base member while the base member is being manufactured, the productivity can be further improved. Since the connector part extends in a direction transverse to the direction of the axis, when the gas sensor is mounted on an intake system, the length with which the gas sensor protrudes out of the intake system can be reduced. That is, it is possible to arrange the gas sensor sufficiently far from a hood, so that the safety in an accident of the vehicle can be improved.
Der Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner ein Dichtelement aufweisen, das in dem Basiselement so angeordnet es, dass es mit einer Seitenfläche des Rohrs in Kontakt ist.The gas sensor according to the present invention may further include a seal member disposed in the base member so as to be in contact with a side surface of the pipe.
Selbst wenn der Gassensor einer hohen Temperatur ausgesetzt ist und das Basiselement sich stärker als das Rohr ausdehnt, dichtet in dem Gassensor das Dichtelement einen Spalt zwischen dem Basiselement und dem Rohr ab, so dass die Luftdichtigkeit beibehalten werden kann.Even when the gas sensor is exposed to a high temperature and the base member expands more than the pipe, in the gas sensor, the sealing member seals a gap between the base member and the pipe, so that airtightness can be maintained.
In dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Basiselement eine Aufnahmerille bzw. Aufnahmenut aufweisen, deren vorderes Ende offen ist und die sich zur Rückseite erstreckt, wobei zumindest ein Teil der Seitenfläche des Rohrs der Aufnahmenut zugewandt ist, wobei das Dichtelement in der Aufnahmenut aufgenommen wird, und wobei der Gassensor ferner eine Abdeckung aufweisen kann, die die Aufnahmenut an einer Position an einer Vorderseite des Dichtelements verschließt.In the gas sensor according to the present invention, the base member may have a receiving groove whose front end is open and which extends to the back, wherein at least a part of the side surface of the tube faces the receiving groove, wherein the sealing member is received in the receiving groove and wherein the gas sensor may further include a cover that closes the receiving groove at a position on a front side of the sealing member.
Wenn der Gassensor in einer Umgebung mit tiefer Temperatur transportiert wird, kann sich das Dichtelement zusammenziehen und kann unbeabsichtigt aus der Aufnahmenut austreten. Wenn das Dichtelement übermäßig zusammengedrückt und in der Aufnahmenut eingepasst wird, um dies zu verhindern, kann die Elastizität des Dichtelements im Laufe der Zeit aufgrund eines Kriechphänomens abnehmen, und die Dichtfähigkeit kann abnehmen. Durch Verschließen der Aufnahmenut an einer Position an der Vorderseite des Dichtelements kann eine unbeabsichtigte Entfernung des Dichtelements verhindert werden.When the gas sensor is transported in a low temperature environment, the sealing element may contract and may inadvertently exit the receiving groove. If the sealing member is excessively compressed and fitted in the receiving groove to prevent this, the elasticity of the sealing member may decrease over time due to a creeping phenomenon, and the sealing ability may decrease. By closing the receiving groove at a position on the front side of the sealing element unintentional removal of the sealing element can be prevented.
Der Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Verbindungsanschluss aufweisen, der mit dem Gassensorelement elektrisch verbunden ist, und das Basiselement kann als Einheit bzw. integral mit einem Trennungsteil ausgebildet sein, das den Verbindungsanschluss hält.The gas sensor according to the present invention may further include a connection terminal that is electrically connected to the gas sensor element, and the base member may be integrally formed with a disconnecting part that holds the connection terminal.
Bei dem Gassensor ist es nicht erforderlich, ein Trennelement, das eine weitere Komponente zum Halten des Verbindungsanschlusses repräsentiert, und ein weiteres Element (etwa eine Metallhalterung mit einer Rohrform) zur Befestigung des Trennelements an dem Basiselement vorzusehen. Daher können die Anzahl an Komponenten weiter verringert, die Kosten weiter reduziert und die Produktivität weiter verbessert werden. In the gas sensor, it is not necessary to provide a partition member, which represents another component for holding the connection terminal, and another member (such as a metal support having a pipe shape) for fixing the partition member to the base member. Therefore, the number of components can be further reduced, the costs further reduced and the productivity further improved.
In dem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Verbindungsanschluss in den Trennungsteil eingepasst sein.In the gas sensor according to the present invention, the connection terminal may be fitted in the separation part.
Da der Verbindungsanschluss eine komplexe Form hat, ist es schwierig, das Basiselement um den Verbindungsanschluss in integraler Weise durch Umspritzen oder dergleichen herzustellen. Jedoch kann der Verbindungsanschluss einfach an dem Basiselement angebracht werden, indem der Verbindungsanschluss an den Trennungsteil angepasst wird.Since the connection terminal has a complex shape, it is difficult to manufacture the base member around the connection terminal integrally by overmolding or the like. However, the connection terminal can be easily attached to the base member by fitting the connection terminal to the partition member.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Gassensors gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gassensors, der aufweist: ein Gassensorelement, das sich in einer Richtung einer Achse erstreckt und einen Erfassungsbereich an einem vorderen Endteil davon aufweist, wobei der Erfassungsbereich eine spezielle Gaskomponente in einem zu messenden Gas erfasst; eine Metallhülle, die einen Umfang bzw. einen Randbereich des Gassensorelements in einer radialen Richtung umschließt und das Gassensorelement hält; und ein Basiselement, das an einer hinteren Seite der Metallhülle angeordnet ist und einen hinteren Endteil des Gassensorelements abdeckt, wobei das Basiselement aus einem Polymermaterial hergestellt ist. Das Verfahren umfasst das Umspritzen des Basiselements zusammen mit einem Metallrohr, das einen hinteren Teil und einen vorderen Teil aufweist, so dass der hintere Teil und das Basiselement als Einheit gebildet werden, und so, dass der vordere Teil einen freiliegenden Bereich bildet, der in Bezug zu dem Basiselement freiliegend ist; und Verbinden eines Teils des freiliegenden Bereichs des Rohrs mit der Metallhülle derart, dass das Basiselement mit Abstand zu der Metallhülle angeordnet ist.A method of manufacturing a gas sensor according to the present invention is a method of manufacturing a gas sensor, comprising: a gas sensor element extending in a direction of an axis and having a detection area at a front end part thereof; wherein the detection area detects a specific gas component in a gas to be measured; a metal shell enclosing a periphery of the gas sensor element in a radial direction and holding the gas sensor element; and a base member disposed on a rear side of the metal shell and covering a rear end portion of the gas sensor element, wherein the base member is made of a polymer material. The method comprises overmoulding the base member together with a metal tube having a rear part and a front part so as to form the rear part and the base element as a unit, and so that the front part forms an exposed area that is related to is exposed to the base member; and connecting a portion of the exposed portion of the tube to the metal shell such that the base member is spaced from the metal shell.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Gassensors kann durch die Ausbildung des Basiselements und des Metallrohrs als Einheit bzw. in integraler Weise durch Umspritzung oder dergleichen und durch Verbindung der Metallhülle mit dem Basiselement durch das Rohr erreicht werden, dass das Basiselement an einem hinteren Bereich der Metallhülle einfach anzubringen ist, ohne dass komplexe Strukturen in der Metallhülle und dem Basiselement gebildet werden, und daher kann die Produktivität verbessert werden. Durch integrale Ausbildung des Basiselements mit dem Rohr durch Umspritzung oder dergleichen können die Anzahl der Komponenten reduziert, die Kosten verringert und die Produktivität weiter verbessert werden. Im Vergleich mit beispielsweise einem Falle, in welchem ein Flansch an dem Basiselement ausgebildet ist und ein Einfaltbereich zum Einfalten und Befestigen des Flansches an der Metallhülle ausgebildet ist, um das Basiselement mit der Metallhülle zu verbinden, kann die Zunahme des Durchmessers der Metallhülle unterdrückt werden, und es kann eine Verringerung der Größe des Gassensors realisiert werden. Durch Anordnung des Basiselements mit Abstand zu der Metallhülle unter Anwendung des Rohrs kann eine thermische Beeinträchtigung des Basiselements, die auftreten kann, wenn Wärme der Metallhülle direkt auf das Basiselement übertragen wird, unterdrückt werden.In the method of manufacturing a gas sensor, by forming the base member and the metal tube integrally by molding or the like, and connecting the metal shell to the base member through the tube, the base member may be attached to a rear portion of the metal shell is easy to install without complex structures are formed in the metal shell and the base member, and therefore the productivity can be improved. By integrally forming the base member with the pipe by overmoulding or the like, the number of components can be reduced, the cost can be reduced and the productivity can be further improved. In comparison with, for example, a case in which a flange is formed on the base member and a fold-in portion for folding and fixing the flange to the metal shell is formed to connect the base member to the metal shell, the increase in the diameter of the metal shell can be suppressed. and a reduction in the size of the gas sensor can be realized. By disposing the base member at a distance from the metal shell using the pipe, thermal deterioration of the base member, which may occur when heat of the metal shell is transferred directly to the base member, can be suppressed.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Gassensor zu erhalten, bei welchem das Basiselement, das aus Polymermaterial aufgebaut ist, in einfacher Weise an einem hinteren Endteil der Metallhülle angebracht werden kann, wobei die Produktivität verbessert und die Anzahl an Komponenten reduziert ist.With the present invention, it is possible to obtain a gas sensor in which the base member composed of polymer material can be easily attached to a rear end portion of the metal shell, thereby improving productivity and reducing the number of components.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Gassensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 1 Fig. 15 is a perspective view illustrating the structure of a gas sensor according to an embodiment of the present invention;
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II aus 1; 2 is a sectional view taken along the line II-II 1 ;
3A und 3B zeigen die Schritte zur Befestigung von Verbindungsanschlüssen an einem Basiselement; 3A and 3B show the steps of attaching connection terminals to a base member;
4 ist eine Teilschnittansicht, die eine Modifizierung eines Rohrs darstellt; 4 is a partial sectional view illustrating a modification of a pipe;
5 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, in welchem ein Dichtelement in einem Basiselement eines Gassensors angeordnet ist; und 5 Fig. 10 is a sectional view showing an example in which a seal member is disposed in a base member of a gas sensor; and
6 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel darstellt, in welchem ein Dichtelement in einem Basiselement eines Gassensors angeordnet ist. 6 is a sectional view illustrating another example in which a sealing element is arranged in a base member of a gas sensor.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Im Weiteren wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Gassensors 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II aus 1. 3A und 3B zeigen die Schritte zur Befestigung von Verbindungsanschlüssen 30 an einem Basiselement 120. In 3A und 3B zeigt die Vorderseite des Basiselements 120 nach oben.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. 1 is a perspective view showing the structure of a gas sensor 200 according to an embodiment of the present invention. 2 is a sectional view taken along the line II-II 1 , 3A and 3B show the steps for attaching connection terminals 30 on a base element 120 , In 3A and 3B shows the front of the base element 120 up.
Die Figuren sind so dargestellt, dass die Richtung der Achse O eines Gassensorelements 10 (durch eine Strichpunktlinie gezeigt) die Auf-Ab-Richtung ist. In der folgenden Beschreibung wird eine Seite in Richtung zu dem hinteren Endteil 12 des Gassensorelements 10 als die Hinterseite des Gassensorelements 10 (und des Gassensors) bezeichnet, und eine Seite in Richtung zu einem Erfassungsbereich 11 (siehe 2) des Gassensorelements 10 wird als die Vorderseite des Gassensorelements 10 (und des Gassensors) bezeichnet. Eine Richtung senkrecht zu der Richtung der Achse O wird bei Bedarf als eine „radiale Richtung” bezeichnet.The figures are shown as the direction of the axis O of a gas sensor element 10 (shown by a dotted line) is the up-down direction. In the following description, one side becomes toward the rear end part 12 the gas sensor element 10 as the rear side of the gas sensor element 10 (and the gas sensor), and a side toward a detection area 11 (please refer 2 ) of the gas sensor element 10 is considered the front of the gas sensor element 10 (and the gas sensor). A direction perpendicular to the direction of the axis O is referred to as a "radial direction" if necessary.
In 2 sind zur einfacheren Darstellung lediglich drei Verbindungsanschlüsse und nur ein einzelner Verbinder-Anschluss dargestellt. Jedoch gibt es in der Praxis mehrere Verbindungsanschlüsse und mehrere Verbinder-Anschlüsse (fünf Verbindungsanschlüsse und fünf Verbinder-Anschlüsse in der Ausführungsform der vorlegenden Erfindung). In 2 For simplicity, only three connection ports and only a single connector port are shown. However, in practice, there are a plurality of connection terminals and a plurality of connector terminals (five connection terminals and five connector terminals in the embodiment of the present invention).
Wie in 1 dargestellt, weist der Gassensor 200 das Gassensorelement 10 (nicht gezeigt), ein äußeres Schutzelement 100, das den Erfassungsbereich 11 des Gassensorelements 10 bedeckt, eine Metallhülle 50, die das Gassensorelement 10 hält, das Basiselement 120, das an der hinteren Seite der Metallhülle 50 angebracht und aus einem Polymermaterial hergestellt ist, und ein Metallrohr 110 auf, das die Metallhülle 50 mit dem Basiselement 120 verbindet. As in 1 shown, the gas sensor 200 the gas sensor element 10 (not shown), an outer protective element 100 that the coverage area 11 the gas sensor element 10 covered, a metal shell 50 that the gas sensor element 10 holds, the basic element 120 at the back of the metal shell 50 attached and made of a polymer material, and a metal pipe 110 on top of that, the metal shell 50 with the base element 120 combines.
Das Basiselement 120 enthält einen zylindrischen Körper 123, dessen hinteres Ende geschlossen ist, einen halbkreisförmigen Flanschteil 121, der sich von einer Seitenfläche des Körpers 123 in radialer Richtung nach außen erstreckt, und einen im Wesentlichen rechteckigen Verbinder-Teil 125, der sich von einer weiteren Seitenfläche des Körpers 123 in radialer Richtung nach außen erstreckt. Der Flanschteil 121 und der Verbinder-Teil 125 sind mit einem Winkel von 90° in der Umfangsrichtung des Körpers 123 angeordnet. Der Körper 123, der Flanschteil 121 und der Verbinder-Teil 125 sind aus einem gut vergießbaren isolierenden Polymermaterial (Harz), etwa Nylon, hergestellt. Der Verbinder-Teil 125 ist ein männliches Verbindungsstück mit einer Öffnung 125h, die in radialer Richtung nach außen gewandt ist. Der Verbinder-Teil 125 ist mit einem korrespondierenden Verbindungsstück (in diesem Beispiel ein weibliches Verbindungsstück) einer externen Einrichtung in der radialen Richtung durch die Öffnung 125h verbindbar und abkoppelbar. The basic element 120 contains a cylindrical body 123 whose rear end is closed, a semicircular flange part 121 that is from a side surface of the body 123 extends in the radial direction outwards, and a substantially rectangular connector part 125 that extends from another side surface of the body 123 extends in the radial direction to the outside. The flange part 121 and the connector part 125 are at an angle of 90 ° in the circumferential direction of the body 123 arranged. The body 123 , the flange part 121 and the connector part 125 are made of a readily castable insulating polymeric material (resin), such as nylon. The connector part 125 is a male connector with an opening 125h which is turned in the radial direction to the outside. The connector part 125 is with a corresponding connector (a female connector in this example) of an external device in the radial direction through the opening 125h connectable and disconnectable.
Der Flanschteil 121 besitzt eine Flanschöffnung 121h. Durch Einführen einer Schraube (nicht gezeigt) in die Flanschöffnung 121h und durch Befestigen der Schraube in einer Gewindebohrung in einem Objekt, an welchem der Gassensor 200 zu befestigen ist (etwa das Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors) kann der Gassensor 200 an dem Objekt angebracht werden.The flange part 121 has a flange opening 121h , By inserting a screw (not shown) into the flange opening 121h and by fastening the screw in a threaded hole in an object to which the gas sensor 200 is to attach (such as the intake system of an internal combustion engine), the gas sensor 200 attached to the object.
Die Metallhülle 50 hat eine Rille bzw. Nut 50b (siehe 2), die sich in der Umfangsrichtung erstreckt, und ein Dichtelement 90 (O-Ring) ist in die Nut 50b eingepasst. Wenn daher der Gassensor 200 in eine Öffnung in dem Objekt eingeführt und an dem Objekt befestigt wird, wird das Dichtelement 90 durch eine Wand des Objekts zusammengedrückt und verformt, und dichtet einen Spalt zwischen dem Objekt und dem Gassensor 200 (der Metallhülle 50) ab.The metal shell 50 has a groove or groove 50b (please refer 2 ) extending in the circumferential direction and a sealing member 90 (O-ring) is in the groove 50b fitted. Therefore, if the gas sensor 200 is inserted into an opening in the object and fixed to the object, the sealing element 90 compressed and deformed by a wall of the object, and seals a gap between the object and the gas sensor 200 (the metal shell 50 ).
Wie nachfolgend detailliert beschrieben ist, weist das Rohr 110 einen hinteren Teil, der mit dem Basiselement 120 durch Umspritzen als Einheit ausgebildet ist, und einen vorderen Teil, der einen freiliegenden Bereich 110n bildet, der in Bezug zu dem Basiselement 120 freiliegend ist, auf. Das Basiselement 120 ist mit Abstand zu der Metallhülle 50 angeordnet, indem der freiliegende Bereich 110n mit dem hinteren Ende der Metallhülle 50 verbunden wird.As will be described in detail below, the tube points 110 a back part that connects to the base element 120 is formed by encapsulation as a unit, and a front part, which has an exposed area 110n forms, with respect to the base element 120 is exposed on. The basic element 120 is at a distance from the metal shell 50 arranged by the exposed area 110n with the rear end of the metal shell 50 is connected.
Anschließend werden mit Bezug zu 2 Komponenten des Gassensors 200 detaillierter beschrieben.Subsequently, with reference to 2 Components of the gas sensor 200 described in more detail.
Als bekanntes Gassensorelement hat das Gassensorelement 10 eine im Wesentlichen prismaförmige Gestalt, die sich in der Richtung der Achse O erstreckt. Das Gassensorelement 10 ist ein mehrschichtiges Element, in welchem ein Erfassungselement zur Erfassung einer Sauerstoffkonzentration und ein Heizelement zum raschen Aktivieren des Erfassungselements miteinander verbunden sind. Das Erfassungselement hat einen Aufbau, in welchem ein fester Elektrolyt, hauptsächlich aus Zirkon hergestellt, und ein Paar aus Elektroden, im Wesentlichen aus Platin hergestellt, in Verbindung mit einer Isolierschicht übereinander angeordnet sind, wobei dazwischen eine hohle Messkammer ausgebildet ist. Genauer gesagt, das Erfassungselement enthält eine Sauerstoffpumpzelle und eine Sauerstoffkonzentrationsmesszelle. In der Sauerstoffpumpzelle ist eine der beiden Elektroden auf beiden Seiten eines festen Elektrolyten der Einwirkung der Außenseite ausgesetzt, und die andere Elektrode ist in einer Messkammer angeordnet. In der Sauerstoffkonzentrationsmesszelle ist eine von zwei Elektroden auf beiden Seiten eines festen Elektrolyten in einer Messkammer angeordnet und die andere Elektrode ist in einer Referenzgaskammer angeordnet. Durch Steuerung eines elektrischen Stroms, der zwischen dem Paar aus Elektroden der Sauerstoffpumpzelle fließt, derart, dass die Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentrationsmesszelle einer vorbestimmten Spannung entspricht, kann Sauerstoff aus der Messkammer heraus befördert werden oder Sauerstoff kann von außen in die Messkammer gefördert werden.As a known gas sensor element, the gas sensor element 10 a substantially prismatic shape extending in the direction of the axis O. The gas sensor element 10 is a multilayered element in which an oxygen concentration detection element and a heating element for rapidly activating the detection element are connected to each other. The detecting element has a structure in which a solid electrolyte mainly made of zirconium and a pair of electrodes made substantially of platinum are stacked in conjunction with an insulating layer with a hollow measuring chamber formed therebetween. More specifically, the detection element includes an oxygen pumping cell and an oxygen concentration measuring cell. In the oxygen pumping cell, one of the two electrodes on both sides of a solid electrolyte is exposed to the outside, and the other electrode is disposed in a measuring chamber. In the oxygen concentration measuring cell, one of two electrodes is disposed on both sides of a solid electrolyte in a measuring chamber, and the other electrode is arranged in a reference gas chamber. By controlling an electric current flowing between the pair of electrodes of the oxygen pumping cell such that the output voltage of the oxygen concentration measuring cell corresponds to a predetermined voltage, oxygen can be conveyed out of the measuring chamber, or oxygen can be supplied into the measuring chamber from the outside.
Der Erfassungsbereich 11 ist ein Bereich der Sauerstoffpumpzelle, der die beiden Elektroden und einen Teil des festen Elektrolyten, der zwischen den Elektroden eingeschlossen ist, aufweist. Entsprechend der Sauerstoffkonzentration fließt ein elektrischer Strom durch den Erfassungsbereich 11. Fünf Elektrodenanschlussflächen 12a zur Ausgabe eines Ausgangssignals aus dem Erfassungselement und zur Zuführung von elektrischer Leistung zu dem Heizelement sind auf dem hinteren Endteil 12 des Gassensorelements 10 angeordnet. (In 3A und 3B sind zwei Elektrodenanschlussflächen 12a auf einer zweiten Oberfläche 10b des Gassensorelements 10 angeordnet und drei Elektrodenanschlussflächen 12a sind auf einer ersten Oberfläche 10a angeordnet.) Diese Elektrodenanschlussflächen 12a sind entsprechend mit den Verbindungsanschlüssen 30 und 31 (siehe 2, 3A und 3B) verbunden.The coverage area 11 is a region of the oxygen pumping cell having the two electrodes and a portion of the solid electrolyte trapped between the electrodes. According to the oxygen concentration, an electric current flows through the detection area 11 , Five electrode pads 12a for outputting an output signal from the detection element and for supplying electric power to the heating element are on the rear end part 12 the gas sensor element 10 arranged. (In 3A and 3B are two electrode pads 12a on a second surface 10b the gas sensor element 10 arranged and three electrode pads 12a are on a first surface 10a arranged). These electrode pads 12a are corresponding to the connection terminals 30 and 31 (please refer 2 . 3A and 3B ) connected.
Eine Keramikhalterung 21, die eine kurze, im Wesentlichen zylindrische Form aufweist und aus isolierender Keramik hergestellt ist (etwa Aluminiumoxid), ist an einer Position angeordnet, die geringfügig an der Vorderseite in Bezug auf den Mittelpunkt des Gassensorelement 10 in der axialen Richtung liegt. Das Gassensorelement 10 erstreckt sich durch die Keramikhalterung 21 und der Erfassungsbereich 11 steht von der Keramikhalterung 21 nach vorne hervor. A ceramic holder 21 , which has a short, substantially cylindrical shape and made of insulating ceramic (such as alumina), is disposed at a position slightly at the front side with respect to the center of the gas sensor element 10 lies in the axial direction. The gas sensor element 10 extends through the ceramic holder 21 and the coverage area 11 stands out of the ceramic holder 21 to the front.
Das Gassensorelement 10 ist von der Metallhülle 50 umgeben, die eine zylindrische Form aufweist. Die Metallhülle 50 ist aus rostfreiem Stahl, etwa SUS430 aufgebaut. Um genau zu sein, die Metallhülle 50 besitzt einen gestuften Bereich 54 auf ihrem inneren Randbereich. Ein vorderer peripherer Randteil der Keramikhalterung 21, in den das Gassensorelement 10 einzufügen ist, wird von dem gestuften Bereich 54 gehalten. Ferner ist ein Innenraum der Metallhülle 50 auf der hinteren Seite der Keramikhalterung 21 mit einem Dichtmittel 22 derart gefüllt, dass das Gassensorelement 10 sich durch das Dichtmittel 22 erstreckt. Eine rohrförmige Hülse 23 ist in die Metallhülle 50 so eingepasst, dass sie von der hinteren Seite aus Druck auf das Dichtmittel 22 ausübt. Eine ringförmige Einfaltanordnung 29 ist an dem äußeren Rand des hinteren Endteils der Hülse 23 angeordnet.The gas sensor element 10 is from the metal shell 50 surrounded, which has a cylindrical shape. The metal shell 50 is constructed of stainless steel, such as SUS430. To be precise, the metal shell 50 has a stepped area 54 on its inner edge area. A front peripheral edge portion of the ceramic holder 21 in which the gas sensor element 10 is inserted from the stepped area 54 held. Furthermore, an interior of the metal shell 50 on the back side of the ceramic holder 21 with a sealant 22 filled so that the gas sensor element 10 through the sealant 22 extends. A tubular sleeve 23 is in the metal shell 50 fitted so that they pressure on the sealant from the rear side 22 exercises. An annular fold-in arrangement 29 is at the outer edge of the rear end portion of the sleeve 23 arranged.
Die Metallhülle 50 besitzt einen hinteren Endteil 59, der in der Nähe seines hinteren Endes einen kleineren Außendurchmesser hat; und einen Bereich mit vergrößertem Durchmesser 57, dessen Außendurchmesser an der Vorderseite des hinteren Endteils 59 stufenweise zunimmt. Der Bereich mit vergrößertem Durchmesser 57 weist die Rille bzw. Nut 50b auf, die sich in Umfangsrichtung erstreckt, und das Dichtelement 90 (O-Ring) ist in die Nut 50b eingepasst. Die Metallhülle 50 hat einen vorderen Eingriffsbereich 56 auf der Vorderseite des Bereichs mit vergrößertem Durchmesser 57. Der vordere Eingriffsbereich 56, dessen Außendurchmesser kleiner ist als derjenige des Bereichs mit vergrößertem Durchmesser 57, ist mit dem äußeren Schutzelement 100 und einem inneren Schutzelement 102 (nachfolgend beschrieben) im Eingriff. Die Metallhülle 50 weist einen Einfaltbereich bzw. Crimpbereich 53 zum Halten des Gassensorelements 10 in der Metallhülle 50 durch Einfalten an der hinteren Seite des hinteren Endteils 59 auf.The metal shell 50 has a rear end part 59 which has a smaller outer diameter near its rear end; and an area of increased diameter 57 whose outside diameter is at the front of the rear end part 59 gradually increases. The area with enlarged diameter 57 has the groove or groove 50b on, which extends in the circumferential direction, and the sealing element 90 (O-ring) is in the groove 50b fitted. The metal shell 50 has a front engaging area 56 on the front of the enlarged diameter area 57 , The front engaging area 56 whose outer diameter is smaller than that of the enlarged diameter portion 57 , is with the outer protective element 100 and an inner protection element 102 (described below) in engagement. The metal shell 50 has a fold-in area or crimp area 53 for holding the gas sensor element 10 in the metal shell 50 by folding on the rear side of the rear end part 59 on.
Der Einfaltbereich 53 der Metallhülle 50 ist so eingefaltet, dass er die Hülse 23 in Richtung zu der Vorderseite mittels der Einfaltanordnung 29 drückt. Da der Einfaltbereich 53 eingefaltet bzw. gecrimpt ist, ist der Innenraum der Metallhülle 50 vollständig mit dem Dichtmittel 22 ausgefüllt, das von der Hülse 23 mit Druck beaufschlagt und verformt wird. Das Dichtmittel 22, die Keramikhalterung 21 und das Gassensorelement 10 sind in der Metallhülle 50 in Position und luftdicht gehalten.The fold-in area 53 the metal shell 50 is folded so that he has the sleeve 23 towards the front by means of the fold-in arrangement 29 suppressed. Because of the fold-in area 53 folded or crimped is the interior of the metal shell 50 completely with the sealant 22 filled in by the sleeve 23 pressurized and deformed. The sealant 22 , the ceramic holder 21 and the gas sensor element 10 are in the metal shell 50 held in position and airtight.
Die äußere periphere Oberfläche des Erfassungsbereichs 11 des Gassensorelements 10 ist von einer porösen Schutzschicht 15 bedeckt. Die Schutzschicht 15 schützt Elektroden des Erfassungsbereichs 11, die zur Außenseite hin freigelegt sind, vor Kontamination und Benetzung aufgrund einer Gasansaugung und dergleichen. Das äußere Schutzelement 100 und das innere Schutzelement 102 sind an dem vorderen Eingriffsbereich 56 der Metallhülle durch Laser-Schweißung angepasst und fixiert, um den Erfassungsbereich 11 zu schützen, der darin aufgenommen ist. Das äußere Schutzelement 100 hat Gaseinlasslöcher 115, und das innere Schutzelement 102 hat Gaseinlasslöcher 117. Somit wird eine Haftung von in einem Gas enthaltenen Wasser und Öl an dem Gassensorelement 10 unterdrückt, und das Auftreten eines Risses oder eines Bruchs des Gassensorelements 10 kann unterdrückt werden. Das Anhaften von Russ in einem Gas an dem Gassensorelement 10 kann ebenfalls unterdrückt werden, und eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit des Gassensors 200 kann unterdrückt werden.The outer peripheral surface of the detection area 11 the gas sensor element 10 is from a porous protective layer 15 covered. The protective layer 15 protects electrodes of the detection area 11 which are exposed to the outside, from contamination and wetting due to a gas suction and the like. The outer protection element 100 and the inner protection element 102 are at the front engaging area 56 The metal shell is adjusted by laser welding and fixed to the detection area 11 to protect that is included in it. The outer protection element 100 has gas inlet holes 115 , and the inner protective element 102 has gas inlet holes 117 , Thus, adhesion of water and oil contained in a gas to the gas sensor element becomes 10 suppressed, and the occurrence of a crack or a breakage of the gas sensor element 10 can be suppressed. The adhesion of soot in a gas to the gas sensor element 10 can also be suppressed, and a reduction in the detection accuracy of the gas sensor 200 can be suppressed.
Im Weiteren werden das Basiselement 120 und das Rohr 110 beschrieben.In the following, the basic element 120 and the pipe 110 described.
Das Rohr 110 ist zylindrisch, aus rostfreiem Stahl oder dergleichen hergestellt, und weist ein Hinterteil mit einem größeren Durchmesser auf. Dieser Teil mit größerem Durchmesser ist ein Vorsprungsteil bzw. hervorstehender Teil 110p, der in radialer Richtung nach außen hervorsteht (siehe 3A und 3B). Das Basiselement 120 ist zusammen mit dem Hinterteil des Rohrs 110 umspritzt, wobei der Vorsprungsteil 110p enthalten ist. Das Rohr 110 weist den freiliegenden Bereich 110n auf, der an der Vorderseite des Vorsprungsteils 110p liegt und der in Bezug zu bzw. von dem Basiselement 120 freiliegend bzw. exponiert ist. Durch Montage des vorderen Endes des freiliegenden Bereichs 110n an dem hinteren Endteil 59 der Metallhülle 50 und durch Verbinden des vorderen Endes des freiliegenden Bereichs 110n an dem hinteren Endteil 59 durch Laser-Schweißung oder dergleichen wird das Basiselement 120 an der Metallhülle 50 so befestigt, dass es mit Abstand zu der Metallhülle 50 angeordnet ist. Das Basiselement 120 dient als eine Abdeckung, die den hinteren Endteil 12 des Gassensorelements 10 umgibt, das an der hinteren Seite der Metallhülle 50 hervorsteht.The pipe 110 is cylindrical, made of stainless steel or the like, and has a rear part with a larger diameter. This larger diameter part is a projecting part 110p projecting outward in the radial direction (see 3A and 3B ). The basic element 120 is together with the rear part of the pipe 110 overmolded, wherein the projection part 110p is included. The pipe 110 indicates the exposed area 110n on, at the front of the projection 110p lies and in relation to or from the base element 120 exposed or exposed. By mounting the front end of the exposed area 110n at the rear end part 59 the metal shell 50 and connecting the front end of the exposed area 110n at the rear end part 59 by laser welding or the like becomes the base element 120 on the metal shell 50 so attached that it is spaced from the metal shell 50 is arranged. The basic element 120 serves as a cover covering the rear end part 12 the gas sensor element 10 surrounds that on the back side of the metal shell 50 protrudes.
Verbinder-Anschlüsse 60, die mit einer externen Einrichtung elektrisch zu verbinden sind, werden in dem Verbindungsteil 125 gehalten. Der Verbindungsteil 125 ist zusammen mit den Verbinder-Anschlüssen 60 umspritzt.Connector terminals 60 which are to be electrically connected to an external device, are in the connection part 125 held. The connecting part 125 is together with the connector terminals 60 molded.
Wie in 3A gezeigt, ist ein Trennungsteil 127, der eine im Wesentlichen gitterartige Form hat und sich in Richtung des vorderen Endes erstreckt, als Einheit bzw. in integraler Form in dem Körper 123 ausgebildet. Die Verbindungsanschlüsse 30 und 31 weisen jeweils vordere gebogene Bereiche 30a und 31a (siehe 2) und Basisbereiche 30e und 31e auf. Die vorderen gebogenen Bereiche 30a und 31a sind entsprechend einer C-Form gebogen und kontaktieren die Elektrodenanschlussflächen 12a. Die Basisbereiche 30e und 31e, die im Wesentlichen rechteckig behälterförmig sind, sind zur hinteren Seite ausgehend von den vorderen gebogenen Bereichen 30a und 31 gebogen. Eine Gruppe aus drei Verbindungsanschlüssen (auf der rechten Seite in 3A) wird verwendet, um ein Ausgangssignal aus dem Erfassungselement herauszuführen, und eine Gruppe aus zwei Verbindungsanschlüssen (in 3A auf der linken Seite) wird verwendet, um dem Heizelement elektrische Leistung zuzuführen. As in 3A shown is a separation part 127 which has a substantially grid-like shape and extends toward the front end, as a unit or in integral form in the body 123 educated. The connection connections 30 and 31 each have front curved areas 30a and 31a (please refer 2 ) and base areas 30e and 31e on. The front curved areas 30a and 31a are bent in a C-shape and contact the electrode pads 12a , The base areas 30e and 31e , which are substantially rectangular container-shaped, are to the rear side starting from the front curved portions 30a and 31 bent. A group of three connection ports (on the right in 3A ) is used to extract an output signal from the detection element, and a group of two connection terminals (in 3A on the left) is used to supply electrical power to the heating element.
Wie in 3B dargestellt, sind die Basisbereiche 30e der Verbindungsanschlüsse 304 in vier rechteckige Löcher 127h eingepasst, die durch den Trennungsteil 127 voneinander getrennt sind. In gleicher Weise ist der Basisbereich 31e des Verbindungsanschlusses 31 ein rechteckiges Loch 127h2 eingeführt und eingepasst, das durch den Trennungsteil 127 abgetrennt ist. Daher werden die Verbindungsanschlüsse 30 und 31 durch den Trennungsteil 127 gehalten. Wenn der hintere Endteil 12 des Gassensorelements 10 in die zentrale Öffnung des Trennungsteils 127 eingeführt wird, werden die Verbindungsanschlüsse 30 und 31 mit den Elektrodenanschlussflächen 12a elektrisch so verbunden, dass die Verbindungsanschlüsse 30 und 31 entsprechende Elektrodenanschlussflächen 12a umgeben.As in 3B are the base areas 30e the connection terminals 304 in four rectangular holes 127h fitted through the separation part 127 are separated from each other. In the same way is the base area 31e of the connection terminal 31 a rectangular hole 127h2 introduced and fitted, by the separation part 127 is separated. Therefore, the connection terminals become 30 and 31 through the separation part 127 held. When the rear end part 12 the gas sensor element 10 in the central opening of the separation part 127 is introduced, the connection terminals 30 and 31 with the electrode pads 12a electrically connected such that the connection terminals 30 and 31 corresponding electrode pads 12a surround.
Wenn der Verbindungsanschluss 31 in das Loch 127h2 eingeführt wird, wird ein Federstück 31f, das in den Basiselementen 31b angeordnet ist, elektrisch mit einem entsprechenden der Endbereiche 60a der Verbinder-Anschlüsse 60 (siehe 2) verbunden. In gleicher Weise haben die Verbindungsanschlüsse 30 ähnliche Federstücke (nicht gezeigt) und die Federstücke werden entsprechend elektrisch mit Endbereichen 60a der Verbinder-Anschlüsse 60 verbunden. Daher ist es möglich, das Gassensorelement 10 in dem Gassensor 200 mit einer externen Einrichtung elektrisch zu verbinden.If the connection port 31 in the hole 127h2 is introduced, becomes a spring piece 31f that in the basic elements 31b is arranged, electrically with a corresponding one of the end portions 60a the connector connections 60 (please refer 2 ) connected. In the same way have the connection connections 30 similar spring pieces (not shown) and the spring pieces are correspondingly electrically with end portions 60a the connector connections 60 connected. Therefore, it is possible to use the gas sensor element 10 in the gas sensor 200 to electrically connect with an external device.
Wie zuvor beschrieben ist, ist das Metallrohr 110 in integraler Weise bzw. als Einheit mit dem Basiselement 120 durch Umspritzen oder dergleichen ausgebildet, und die Metallhülle 50 und das Basiselement 120 sind durch das Rohr 110 miteinander verbunden. Daher kann ohne Ausbildung komplexer Strukturen in der Metallhülle 50 und dem Basiselement 120 das Basiselement 120 in einfacher Weise an einem hinteren Endteil der Metallhülle 50 angebracht werden. Folglich wird die Produktivität verbessert.As described above, the metal tube is 110 in an integral manner or as a unit with the base element 120 formed by molding or the like, and the metal shell 50 and the base element 120 are through the pipe 110 connected with each other. Therefore, without training complex structures in the metal shell 50 and the base element 120 the basic element 120 in a simple manner at a rear end portion of the metal shell 50 be attached. As a result, the productivity is improved.
Durch Integration des Basiselements 120 und des Rohrs 110 durch Umspritzen oder dergleichen können die Anzahl an Komponenten verringert und die Produktivität weiter verbessert werden. Durch die Verringerung der Anzahl an Komponenten kann das Gewicht des Gassensors reduziert werden. Durch die Reduzierung des Gewichts des Gassensors können Schwingungen eines Objekts, an welchem der Gassensor angebracht ist, reduziert werden, und diese Anti-Schwingungseigenschaft des Gassensors und des Objekts, an welchem der Gassensor angebracht ist, kann verbessert werden.By integration of the base element 120 and the pipe 110 by overmolding or the like, the number of components can be reduced and the productivity can be further improved. By reducing the number of components, the weight of the gas sensor can be reduced. By reducing the weight of the gas sensor, vibrations of an object to which the gas sensor is attached can be reduced, and this anti-vibration property of the gas sensor and the object to which the gas sensor is attached can be improved.
Im Vergleich zu einem Falle, in welchem ein Flansch an dem Basiselement 120 ausgebildet ist und ein Einfaltbereich zum Befestigen des Flansches durch Einfaltung an der Metallhülle 50 ausgebildet ist, um die Metallhülle 50 und das Basiselement 120 miteinander zu verbinden, kann beispielsweise die Zunahme des Durchmessers der Metallhülle 50 vermieden werden. Daher kann aufgrund der vorliegenden Ausführungsform eine Verringerung der Größe des Gastsensors verwirklicht werden.In comparison to a case in which a flange on the base element 120 is formed and a fold-in area for attaching the flange by folding on the metal shell 50 is formed to the metal shell 50 and the base element 120 For example, the increase in the diameter of the metal shell 50 be avoided. Therefore, due to the present embodiment, a reduction in the size of the guest sensor can be realized.
Da ferner die Metallhülle 50 und das Basiselement 120 mit Abstand zueinander unter Verwendung des Rohrs 110 angeordnet sind, kann eine thermische Beeinträchtigung des Basiselements 120, die aufgrund einer Übertragung von Wärme von der Metallhülle 50 auf das Basiselement 120 auftreten könnte, unterdrückt werden. Further, as the metal shell 50 and the base element 120 spaced apart using the pipe 110 can be arranged, a thermal impairment of the base element 120 due to a transfer of heat from the metal shell 50 on the base element 120 could be suppressed.
In der vorliegenden Ausführungsform hat der freiliegende Bereich 110n des Rohrs 110, der in Bezug zu dem Basiselement 120 in Richtung zu der Vorderseite freiliegend ist, eine gerade Form (erstreckt sich parallel zu der axialen Richtung). Nachdem das Basiselement 120 mit dem Rohr 110 durch Umspritzung oder dergleichen als Einheit gebildet ist, kann daher das Rohr 110 (der freiliegende Bereich 110n) einfach von der Form entnommen werden. Wenn im Gegensatz dazu der freiliegende Bereich 110n keine gerade Form hat, ist es erforderlich, eine teure und aufwändige Einrichtung zu verwenden, etwa eine Gleitform, um zu ermöglichen, dass das Rohr 110 aus der Form entnommen wird. Daher können die Herstellungskosten anwachsen.In the present embodiment, the exposed area 110n of the pipe 110 that is in relation to the base element 120 is exposed toward the front side, a straight shape (extending parallel to the axial direction). After the base element 120 with the pipe 110 formed by encapsulation or the like as a unit, therefore, the tube 110 (the exposed area 110n ) are easily removed from the mold. If, in contrast, the exposed area 110n is not straight, it is necessary to use an expensive and expensive device, such as a slip mold, to allow the pipe 110 is removed from the mold. Therefore, the manufacturing cost can increase.
Ferner weist in der vorliegenden Ausführungsform ein Teil des Rohrs 110, der als Einheit mit dem Basiselement 120 durch Umspritzung oder dergleichen ausgebildet ist, den Vorsprungsteil bzw. hervorstehenden Teil 110p auf, der in der radialen Richtung übersteht. Daher kann eine ungewollte Entfernung des Rohrs 110 von dem Basiselement 120 in der Richtung O unterdrückt werden.Further, in the present embodiment, a part of the tube 110 acting as a unit with the base element 120 is formed by extrusion coating or the like, the projecting part or protruding part 110p on, which protrudes in the radial direction. Therefore, an unwanted removal of the pipe 110 from the base element 120 in the direction O are suppressed.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das Basiselement 120 den Verbinder-Teil 125 auf, und der Verbinder-Teil 125 ist mit den Verbinder-Anschlüssen 60, die in dem Verbinder-Teil 125 angeordnet sind, durch Umspritzen oder dergleichen als Einheit bzw. in integraler Weise ausgebildet. Das heißt, es ist nicht erforderlich, eine weitere Komponente für das Halten des Verbinder-Anschlusses 60 in dem Basiselement 120 vorzusehen, so dass die Anzahl an Komponenten weiter reduziert und die Kosten weiter verringert werden können. Ferner können das Rohr 110 und der Verbinder-Anschluss 60 an dem Basiselement 120 befestigt werden, während das Basiselement 120 hergestellt wird, so dass die Produktivität weiter verbessert werden kann. In the present embodiment, the base member 120 the connector part 125 on, and the connector part 125 is with the connector terminals 60 in the connector part 125 are arranged, formed by encapsulation or the like as a unit or in an integral manner. That is, it is not necessary to have another component for holding the connector terminal 60 in the base element 120 so that the number of components can be further reduced and costs further reduced. Furthermore, the tube 110 and the connector port 60 on the base element 120 be attached while the base element 120 is produced, so that the productivity can be further improved.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Trennungsteil 127 als Einheit bzw. in integraler Weise mit dem Basiselement 120 ausgebildet. Das heißt, es ist nicht erforderlich, ein Trennelement zu verwenden, das eine weitere Komponente zum Halten der Verbindungsanschlüsse 30 und 31 ist, und ein weiteres Element (etwa eine zylindrische Metallhalterung) zur Befestigung des Grundelements an dem Basiselement 120 zu verwenden. Daher kann die Anzahl an Komponenten weiter verringert, die Kosten können weiter reduziert und die Produktivität weiter verbessert werden.In the present embodiment, the separation part is 127 as a unit or integrally with the base member 120 educated. That is, it is not necessary to use a separator which is another component for holding the connection terminals 30 and 31 and another member (such as a cylindrical metal support) for fixing the base member to the base member 120 to use. Therefore, the number of components can be further reduced, costs can be further reduced, and productivity can be further improved.
Da die Verbindungsanschlüsse 30 und 31 komplexe Formen besitzen, ist es schwierig, das Basiselement 120 um die Verbindungsanschlüsse 30 und 31 herum durch Umspritzen oder dergleichen herzustellen. In der Ausführungsform können die Verbindungsanschlüsse 30 und 31 einfach mit dem Basiselement 120 zusammengefügt werden, indem die Verbindungsanschlüsse 30 und 31 in das Trennungsteil 127 eingepasst werden.Because the connection connections 30 and 31 possess complex forms, it is difficult to the base element 120 around the connection terminals 30 and 31 around by molding or the like. In the embodiment, the connection terminals 30 and 31 easy with the base element 120 be joined together by connecting the connectors 30 and 31 into the separation part 127 be fitted.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt und schließt diverse Modifizierungen und deren Äquivalente gemäß dem Grundgedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung mit ein.The present invention is not limited to the above-described embodiment and includes various modifications and their equivalents in accordance with the spirit and scope of the present invention.
Beispielsweise muss der hervorstehende Teil des Rohrs nur in der radialen Richtung hervorstehen, und es ist nicht erforderlich, dass der Durchmesser eines hinteren Bereichs des Rohrs vergrößert ist, wie dies in dem in 2 gezeigten Beispiel der Fall ist. Alternativ kann der Durchmesser eines vorderen Teils des zylindrichen Bereichs in einem Gebiet vergrößert sein, in welchem das Rohr durch Umspritzung oder dergleichen als Einheit mit dem Basiselement ausgebildet wird. Wie ferner alternativ in 4 gezeigt ist, kann das gesamte Rohr 111 eine zylindrische Form mit einem gleichmäßigen Durchmesser aufweisen, und ein hervorstehender Teil 111p kann gebildet werden, indem bewirkt wird, dass nur ein Teil des Rohrs 111, der mit dem Basiselement 120 durch Umspritzung oder dergleichen als Einheit ausgebildet wird, in der radialen Richtung übersteht. Auch in diesem Falle wird ein freiliegender Bereich 111n, die ein Teil des Rohrs 111 an der Vorderseite des hervorstehenden Teils 111p ist, in Bezug auf das Basiselement 120 freiliegend. Der hervorstehende Teil kann in der radialen Richtung nach innen überstehen. Es können mehrere hervorstehende Teile in der Richtung der Achse O angeordnet sein.For example, the projecting part of the pipe only needs to protrude in the radial direction, and it is not necessary that the diameter of a rear portion of the pipe is increased as shown in FIG 2 example shown is the case. Alternatively, the diameter of a front part of the cylindrical portion may be increased in a region in which the tube is formed by molding or the like as a unit with the base member. As further alternatively in 4 shown, the entire tube can 111 have a cylindrical shape with a uniform diameter, and a protruding part 111p can be formed by causing only a part of the pipe 111 that with the base element 120 is formed by encapsulation or the like as a unit, projects in the radial direction. Also in this case becomes an open area 111n that is part of the pipe 111 at the front of the protruding part 111p is, in relation to the base element 120 exposed. The protruding part can protrude inward in the radial direction. A plurality of protruding parts may be arranged in the direction of the axis O.
Wie in 5 gezeigt ist, kann ein Gassensor 210 ein Dichtelement 92 aufweisen, das in dem Basiselement 120 (dem Körper 123) so angeordnet ist, dass es mit einer Seitenfläche eines Rohrs 112 in Kontakt ist. Der Gassensor 210 unterscheidet sich von dem Gassensor, der in 1 gezeigt ist, dahingehend, dass der Gassensor 210 ein Dichtelement 92 aufweist, dass der Körper 123 eine Aufnahmenut 123h aufweist, und unterscheidet sich in der Form des Rohrs 112. In anderer Hinsicht ist der Gassensor 210 gleich zu dem Gassensor 200 und Komponenten, die gleich sind zu jenen, die in 1 gezeigt sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung derartiger Komponenten ist weggelassen.As in 5 can be shown, a gas sensor 210 a sealing element 92 in the base element 120 (the body 123 ) is arranged so that it is connected to a side surface of a pipe 112 is in contact. The gas sensor 210 differs from the gas sensor used in 1 is shown to the effect that the gas sensor 210 a sealing element 92 that has the body 123 a receiving groove 123h and differs in the shape of the tube 112 , In other respects, the gas sensor 210 equal to the gas sensor 200 and components that are the same as those in 1 are denoted by the same reference numerals and the description of such components is omitted.
In 5 hat das Rohr 112 keinen hervorstehenden Teil, der in radialer Richtung nach außen übersteht und hat eine gerade zylindrische Form, die sich parallel zu der Richtung der Achse O erstreckt. Der Körper 123 hat die ringförmige Aufnahmenut 123h, deren vorderes Ende offen ist und die sich in Richtung zu der Rückseite erstreckt. Eine Seitenfläche 112s auf der äußeren Seite des Rohrs 112 ist der Aufnahmenut 123h zugewandt. Das Dichtelement 92 liegt in der Aufnahmenut 123h, und eine Innenfläche des Dichtelements 92 ist mit der Seitenfläche 112s der Außenseite des Rohrs 112 in Kontakt.In 5 has the pipe 112 no protruding part projecting outward in the radial direction and has a straight cylindrical shape which extends parallel to the direction of the axis O. The body 123 has the annular receiving groove 123h whose front end is open and which extends towards the back. A side surface 112s on the outer side of the tube 112 is the recording groove 123h facing. The sealing element 92 lies in the receiving groove 123h , and an inner surface of the sealing member 92 is with the side surface 112s the outside of the pipe 112 in contact.
Normalerweise sind das Basiselement 120 (der Körper 123), das aus Polymermaterial hergestellt ist, und das Rohr 112, das aus Metall hergestellt ist, luftdicht als Einheit miteinander ausgebildet, indem eine Umspritzung oder dergleichen ausgeführt wird, so dass das Basiselement 120 und das Rohr 112 entlang ihrer eng anliegenden Oberflächen in engem Kontakt miteinander sind. Wenn jedoch der Gassensor 210 der Einwirkung einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, dehnt sich das Basiselement 120, das einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, entsprechend einem größeren Betrag aus, und es wird ein Spalt zwischen dem Basiselement 120 und dem Rohr 112 gebildet.Usually the basic element 120 (the body 123 ) made of polymeric material and the tube 112 made of metal, hermetically formed as a unit with each other by performing an encapsulation or the like, so that the base member 120 and the pipe 112 are in close contact with each other along their closely fitting surfaces. However, if the gas sensor 210 exposed to the action of a high temperature, the base member expands 120 having a higher thermal expansion coefficient corresponding to a larger amount, and there is a gap between the base member 120 and the tube 112 educated.
Durch Anordnung des Dichtelements 92 in dem Basiselement 120 (dem Körper 123) derart, dass es mit der Seitenfläche 112s des Rohrs 112 in Kontakt ist, dichtet das Dichtelement 92 den Spalt zwischen dem Basiselement 120 und dem Rohr 112 zur Sicherstellung der Luftdichtigkeit selbst dann ab, wenn der Gassensor 210 einer hohen Temperatur ausgesetzt ist. Ein Gummi-O-Ring kann als das Dichtelement 92 verwendet werden. Vorzugsweise ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Dichtelements 92 größer als derjenige des Basiselements 120 (des Körpers 123), da in diesem Falle das Abdichten zuverlässiger erfolgen kann.By arrangement of the sealing element 92 in the base element 120 (the body 123 ) such that it is with the side surface 112s of the pipe 112 is in contact seals the sealing element 92 the gap between the base element 120 and the tube 112 to ensure airtightness even when the gas sensor 210 is exposed to a high temperature. A rubber O-ring can be used as the sealing element 92 be used. Preferably, the thermal expansion coefficient of the sealing element 92 greater than that of the base element 120 (of the body 123 ), since in this case the sealing can be done more reliably.
In dem in 5 dargestellten Beispiel wird ein O-Ring mit einem trapezförmigen Querschnitt als das Dichtelement 92 verwendet. Der O-Ring wird in die Aufnahmenut 123h so eingeführt, dass seine Oberfläche der Rückseite zugewandt ist. Der O-Ring, der einen trapezförmigen Querschnitt hat, kann mit der Innenseite der Aufnahmenut 123h intensiver in Kontakt sein als ein O-Ring mit einem runden Querschnitt. Daher ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass ein unbeabsichtigtes Entfernen des O-Rings aus der Aufnahmenut 123h auftritt, wenn beispielsweise der Gassensor 210 transportiert wird. Das vordere Ende des Dichtelements 92 ist im Wesentlichen bündig zu der vorderen Fläche des Körpers 123. Nachdem der Gassensor 210 an einem Objekt befestigt ist, dient die vordere Fläche des Körpers 123 als eine Befestigungsfläche, die mit dem vorderen Ende des Dichtelements 92 in Kontakt ist, so dass das Dichtelement 92 nicht unbeabsichtigt entfernt wird.In the in 5 As shown, an O-ring having a trapezoidal cross section is used as the sealing member 92 used. The O-ring is in the receiving groove 123h introduced so that its surface faces the back. The O-ring, which has a trapezoidal cross section, can with the inside of the receiving groove 123h to be in greater contact than an O-ring with a round cross-section. Therefore, there is little chance of accidental removal of the O-ring from the receiving groove 123h occurs when, for example, the gas sensor 210 is transported. The front end of the sealing element 92 is essentially flush with the front surface of the body 123 , After the gas sensor 210 attached to an object, serves the front surface of the body 123 as a mounting surface that fits with the front end of the sealing element 92 is in contact, so that the sealing element 92 not accidentally removed.
Die Seitenfläche des Rohrs 112, die mit dem Dichtelement 92 in Kontakt kommt, ist nicht auf die äußere Seitenfläche beschränkt und kann die innere Seitenfläche sein. Um das Basiselement als Einheit mit dem hinteren Bereich des Rohrs durch Umspritzung oder dergleichen auszubilden, ist es erforderlich, dass ein Raumbereich zur Aufnahme des Dichtelements 92 (in dem in 5 gezeigten Beispiel, die Aufnahmenut 123h) ein Innenraum ist, dessen vorderes Ende offen ist.The side surface of the pipe 112 that with the sealing element 92 is not limited to the outer side surface and may be the inner side surface. In order to form the base member as a unit with the rear portion of the pipe by overmoulding or the like, it is necessary that a space portion for receiving the sealing member 92 (in the in 5 shown example, the receiving groove 123h ) is an interior whose front end is open.
Wenn der Gassensor in einer Umgebung mit tiefer Temperatur transportiert wird, kann sich das Dichtelement 92 zusammenziehen und kann unbeabsichtigt aus der Aufnahmenut 123h austreten. Wenn das Dichtelement 92 übermäßig zusammengedrückt und in der Aufnahmenut 123h gehalten wird, um dies zu vermeiden, kann die Elastizität des Dichtelements 92 im Laufe der Zeit aufgrund eines Kriechphänomens beeinträchtigt werden, und die Dichtfähigkeit kann abnehmen.When the gas sensor is transported in a low temperature environment, the sealing element may become 92 contract and may inadvertently out of the receiving groove 123h escape. When the sealing element 92 overly compressed and in the receiving groove 123h is held to avoid this, the elasticity of the sealing element 92 over time due to a creep phenomenon are impaired, and the sealing ability may decrease.
Um dies zu verhindern, weist, wie in 6 dargestellt ist, ein Gassensor 220 eine Aufnahmenut 123h2 auf, die sich in Richtung zu der hinteren Seite zu einer tieferen Position als die der Aufnahmenut 123h, die in 5 gezeigt ist, erstreckt. Nach dem Einführen des Dichtelements 92 an der Unterseite der Aufnahmenut 123h2 kann in diesem Falle die Aufnahmenut 123h2 durch eine Abdeckung 123L an einer Position an der vorderen Seite des Dichtelements 92 geschlossen werden. Die Abdeckung 123L kann ebenfalls aus einem Polymermaterial hergestellt sein.To prevent this, points, as in 6 is shown, a gas sensor 220 a receiving groove 123h2 towards, which towards the rear side to a lower position than that of the receiving groove 123h , in the 5 is shown extends. After insertion of the sealing element 92 at the bottom of the receiving groove 123h2 can in this case the receiving groove 123h2 through a cover 123L at a position on the front side of the sealing element 92 getting closed. The cover 123L may also be made of a polymeric material.
Wie beispielsweise in 6 dargestellt ist, kann ein Eingriffsvorsprung 123b, der in radialer Richtung nach außen übersteht und in Richtung zur hinteren Seite im Durchmesser kleiner wird, an der äußeren Seitenfläche der Abdeckung 123L ausgebildet sein. Durch Kontakt des Eingriffsvorsprungs 123b in die äußere Seitenfläche der Aufnahmenut 123h2 kann eine ungewollte Entfernung der Abdeckung 123L verhindert werden. Die Abdeckung 123L kann durch Pressung in die Aufnahmenut 123h2 eingepasst werden.Such as in 6 is shown, an engagement projection 123b which protrudes outward in the radial direction and becomes smaller in diameter toward the rear side, on the outer side surface of the cover 123L be educated. By contact of the engagement projection 123b in the outer side surface of the receiving groove 123h2 may be an unwanted removal of the cover 123L be prevented. The cover 123L can by pressing into the receiving groove 123h2 be fitted.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist das Sensorelement ein streifenförmiges Element mit einem rechteckigen Querschnitt. Jedoch kann die Querschnittsform eines Sensorelements, das in einem Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine quadratische Form oder eine andere geeignete Form aufweisen. Der Gassensor gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist ein Breitband-Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor. Jedoch kann ein Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein Gassensor einer anderen Art sein.In the embodiment described above, the sensor element is a strip-shaped element having a rectangular cross-section. However, the cross-sectional shape of a sensor element used in a gas sensor according to the present invention may have a square shape or another suitable shape. The gas sensor according to the embodiment described above is a broadband air-fuel ratio sensor. However, a gas sensor according to the present invention may also be a gas sensor of another type.
