DE102017206562A1

DE102017206562A1 - Gas Sensor

Info

Publication number: DE102017206562A1
Application number: DE102017206562.1A
Authority: DE
Inventors: Takehiro Oba; Shogo Nagata; Shunya MIHARA
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2017-10-26
Also published as: JP2017194355A; US10031047B2; JP6568009B2; US20170307478A1

Abstract

Ein Metallanschluss eines Gassensors umfasst ein vorderes Anschlusselement und ein hinteres Anschlusselement. Das vordere Anschlusselement ist aus einem Material gemacht, das eine bessere Hitzebeständigkeit und einer höhere „0,2% Streckgrenze” aufweist als ein Material, des hinteren Anschlusselementes. Das vordere Anschlusselement weist einen Wärmewiderstand auf, der für einen Abschnitt geeignet ist, der mit einem Hochtemperaturdetektionselement in Kontakt kommt und dessen elastischer Verformungsbereich größer ist als der des hinteren Anschlusselementes, wodurch ein guter Kontakt mit dem Detektionselement erzielt wird und somit die Aufrechterhaltung eines elektrischen Kontakts mit dem Detektionselement erleichtert wird. Das es unwahrscheinlich ist, dass das hintere Anschlusselementes an einem Signalleitungsverbindungsabschnitt, der mit einem Anschlussdraht verbunden werden soll, einen Springback aufweist, wodurch die Erhaltung der elektrischen Verbindung mit dem Leitungsdraht erleichtert wird.

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil des japanischen Patents Anmeldung Nr. 2016-084804 , eingereicht am 20. April 2016, die hierin in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen ist.
[Gebiet der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gassensor, der ein Sensorelement mit einer Vielzahl von Elektrodenanschlussabschnitten, Metallanschlüssen, die elektrisch mit den jeweiligen Elektrodenanschlussabschnitten des Sensorelements verbunden sind, und Signalleitungen umfasst, die elektrisch mit den jeweiligen Metallanschlüssen verbunden sind und Signalwege zur Ausgabe von Detektionssignalen an externe Ausrüstungen bilden.
[Hintergrund der Erfindung]
Ein bekannter Gassensor detektiert eine bestimmte Komponente (Zielgas), die in dem zu messenden Gas enthalten ist. Der Gassensor umfasst beispielsweise ein Sensorelement mit Elektrodenanschlussabschnitten, Metallanschlüssen, die elektrisch mit den jeweiligen Elektrodenanschlussabschnitten des Sensorelements verbunden sind, und Signalleitungen, die elektrisch mit den jeweiligen Metallanschlüssen verbunden sind und Signalwege zur Ausgabe von Detektionssignalen an externe Ausrüstungen bilden. Die Elektrodenanschlussabschnitte sind so vorgesehen, dass sie ein Detektionssignal ausgeben, das die Ergebnisse der Detektion eines Zielgases zu einer externen Ausrüstung ausgibt oder einen Strom oder eine Spannung von außen aufnehmen.
Der in einem solchen Gassensor vorgesehene Metallanschluss ist nicht auf einen aus einem einzigen Element gebildeten beschränkt, sondern es wird ein Metallanschluss vorgeschlagen, der aus zwei miteinander verbundenen Elementen besteht. Insbesondere weist ein vorgeschlagener Metallanschluss eine Struktur auf, in der ein Steckerverbinderanschluss, der mit dem Sensorelement verbindbar ist, und ein Buchsenanschluss, der mit einer Signalleitung (Leitungsdraht) verbindbar ist, miteinander verbunden sind (siehe Japanische offengelegte Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2002-323470 ).
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Problem, das durch die Erfindung gelöst werden soll]
Da jedoch bei dem obigen herkömmlichen Gassensor die beiden Elemente (der männlicher Verbindungsabschnitt und der weibliche Verbindungsabschnitt), die verwendet werden, um den Metallanschluss zu bilden, aus demselben Material gebildet sind, kann der Gassensor gleichzeitig keine ausreichende Wärmebeständigkeit und Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung in einer bestimmten Anwendung erreichen.
Beispielsweise wird im Falle der Verwendung des Gassensors bei der Messung von Hochtemperaturgas das Sensorelement des Gassensors dem zu messenden Hochtemperaturgas ausgesetzt; demzufolge muss, da ein vorderer Endabschnitt des Metallanschlusses, der mit dem Sensorelement in Kontakt steht, ebenfalls einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, der vordere Endabschnitt des Metallanschlusses eine Hitzebeständigkeit aufweisen. Außerdem muss der vordere Endabschnitt des Metallanschlusses, der mit dem Sensorelement (insbesondere einem Elektrodenanschlussabschnitt) in Kontakt steht, einen großen elastischen Verformungsbereich aufweisen, um eine gute elektrische Verbindung mit dem Elektrodenanschlussabschnitt aufrechtzuerhalten.
Unterdessen muss ein hinterer Endabschnitt des Metallanschlusses eine unverformbare Eigenschaft aufweisen, um eine elektrische Verbindung mit dem Signaldraht (Leitungsdraht) aufrechtzuerhalten. Da jedoch die Konstruktion des obigen herkömmlichen Gassensors die obigen Anforderungen für den Metallanschluss nicht berücksichtigt, hat der Gassensor Schwierigkeiten bei der gleichzeitigen Erzielung einer ausreichenden Wärmebeständigkeit des vorderen Endabschnitts des Metallanschlusses, der Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung zwischen dem Metallanschluss und dem Sensorelement (Elektrodenanschlussabschnitt) und der Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung zwischen dem Metallanschluss und dem Signaldraht (Leitungsdraht).
Angesichts des obigen Problems besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Gassensors, der gleichzeitig eine ausreichende Hitzebeständigkeit eines vorderen Endabschnitts eines Metallanschlusses, die Aufrechterhaltung einer elektrische Verbindung zwischen dem Metallanschluss und einem Sensorelement (Elektrodenanschlussabschnitt) und die Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung zwischen dem Metallanschluss und einem Leitungsdraht erreichen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
[Mittel zur Lösung des Problems]
Ein Gassensor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Sensorelement, einen Metallanschluss und einen Signaldraht. Der Metallanschluss umfasst ein vorderes Anschlusselement und ein hinteres Anschlusselement.
Das Sensorelement weist zumindest einen Elektrodenanschlussabschnitt auf. Der Elektrodenanschlussabschnitt ist so vorgesehen, dass er ein Detektionssignal, das das Ergebnis der Detektion eines Zielgases anzeigt, an eine externe Einrichtung ausgibt oder externen Strom oder Spannung von außen empfängt. Der Metallanschluss ist elektrisch mit dem Elektrodenanschlussabschnitt des Sensorelements verbunden. Der Signaldraht ist mit dem Metallanschluss elektrisch verbunden und bildet einen Signalpfad zur Ausgabe des Detektionssignals an die externe Einrichtung.
Das vordere Anschlusselement ist in Kontakt mit dem Elektrodenanschlussabschnitt und hat einen weiblichen Verbindungsabschnitt. Das hintere Anschlusselement ist mit dem Signaldraht verbunden und hat einen männlichen Verbindungsabschnitt, der mit dem weiblichen Verbindungsabschnitt verbunden ist. Das vordere Anschlusselement und das hintere Anschlusselement sind konfiguriert, sodass der Elektrodenanschlussabschnitt und der Signaldraht elektrisch miteinander verbunden sind, wenn der weibliche Verbindungsabschnitt und der männliche Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind.
Das vordere Anschlusselement ist aus einem Material gemacht, das eine bessere Hitzebeständigkeit und einer höhere 0,2% Streckgrenze aufweist als ein Material, des hinteren Anschlusselementes. Da der Metallanschluss das vordere Anschlusselement und das hintere Anschlusselement aufweist, welche aus Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften gemacht sind, unterscheidet sich jeweils ein Abschnitt des Metallanschlusses in Kontakt mit dem Sensorelement und ein Abschnitt des Metallanschlusses der mit dem Signalleiter verbundenen ist in deren Eigenschaften
Da das vordere Anschlusselement aus einem Material gemacht, das eine bessere Hitzebeständigkeit und einer höhere „0,2% Streckgrenze” aufweist als ein Material, das verwendet wird, um das hintere Anschlusselement zu bilden, weist das vordere Anschlusselement eine Wärmebeständigkeit auf, die für einen Abschnitt geeignet ist, der in Kontakt mit dem Hochtemperatursensorelement kommt und einen größeren elastischen Verformungsbereich auf (ist weniger anfällig für plastische Verformung) als das hintere Anschlusselement, wodurch ein guter Kontakt mit dem Sensorelement geschaffen wird und die Erhaltung des elektrischen Kontakts mit dem Sensorelement erleichtert wird. Da der weibliche Verbindungsabschnitt leichter gestaltet werden kann, um die Steifigkeit zu verringern, als der männliche Verbindungsabschnitt, indem nicht nur unterschiedliche Materialien für den weiblichen Verbindungsabschnitt und den männlichen Verbindungsabschnitt verwendet werden, sondern auch dadurch, dass das vordere Anschlusselement mit dem weiblichen Verbindungsabschnitt bereitstellt wird, hat das vordere Anschlusselement einen verbesserten Kontakt mit dem Sensorelement und erleichtert die Aufrechterhaltung eines elektrischen Kontakts mit dem Sensorelement.
Da das hintere Anschlusselement aus einem Material gemacht ist mit einer „0,2% Streckgrenze” äquivalent oder kleiner als derjenigen eines Materials des vorderen Anschlusselementes; d. h. aus einem plastisch verformbaren Material gemacht ist, ist es unwahrscheinlich, dass ein Springback an dem Verbindungsabschnitt auftritt, beim Verbinden des hinteren Anschlusselements mit dem Signaldraht durch Verformen (z. B. Crimpen) eines Verbindungsabschnitts, der mit dem Signaldraht verbunden werden soll. Da ein derartiges hinteres Anschlusselement eine feste Verbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem Signaldraht herstellt, erleichtert das hintere Anschlusselement die Aufrechterhaltung einer elektrischen Verbindung mit dem Signaldraht.
Somit kann der Gassensor mit einem derartigen Metallanschluss gleichzeitig eine ausreichende Wärmebeständigkeit eines vorderen Endabschnitts des Metallanschlusses erreichen, die Aufrechterhaltung einer elektrische Verbindung zwischen dem Metallanschluss und dem Sensorelement (Elektrodenanschlussabschnitt) und die Aufrechterhaltung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Metallanschluss und einem Leitungsdraht.
Es ist zu bemerken, dass das ”Material mit überlegener Wärmebeständigkeit” ein Material ist, das eine hohe Kriechfestigkeit bei hoher Temperatur aufweist und es unwahrscheinlich ist, dass es bei hoher Temperatur anfällig für eine Spannungsrelaxation ist. ”0,2% Streckgrenze” wird gemäß JIS Z2241 erhalten. ”Elastische Verformung” bedeutet Verformung zu einer Anfangsform (ursprüngliche Form) vor dem Aufbringen einer äußeren Kraft infolge der Eliminierung der äußeren Kraft.
Bei dem oben erwähnten Gassensor können der weiblichen Verbindungsabschnitt und der männlichen Verbindungsabschnitt Abschnitte aufweisen, die miteinander in Kontakt kommen, und in einer Richtung senkrecht zu einer Einführungsrichtung gesehen, eine Querschnittsform eines Kreises oder eines regelmäßigen Polygons aufweisen. In dem Metallanschluss mit einer derartigen Struktur wird beim Verbinden des vorderen Anschlusselements und des hinteren Anschlusselements die relative Position zwischen dem weiblichen Verbindungsabschnitt und dem männlichen Verbindungsabschnitt entsprechend den Querschnittsformen des weiblichen und männlichen Verbindungsabschnitts eingestellt; daher können der vordere Anschlusselement und das hintere Anschlusselement ohne weiteres miteinander verbunden werden, ohne dass die relative Position zwischen ihnen genau eingestellt werden muss (mit anderen Worten die relative Position zwischen dem weiblichen Verbindungsabschnitt und dem männlichen Verbindungsabschnitt).
Zum Beispiel in dem Fall, in dem die Querschnittsform ein Kreis ist, können, obwohl sich die relative Position zwischen dem weiblichen Verbindungsabschnitt und dem männlichen Verbindungsabschnitt in der Drehrichtung um die Verbindungsrichtung (Einführrichtung) ändert, da die Querschnittsformen Kreise sind, die Teile, die miteinander in Berührung kommen ihre für die Verbindung geeigneten Formen beibehalten. Somit kann, da das vordere Anschlusselement und das hintere Anschlusselement ohne weiteres verbunden werden können, ohne dass die relative Position zwischen ihnen genau eingestellt werden muss, eine Komplikation der Verbindungsarbeit gemildert werden.
In dem Fall, in dem die Querschnittsform ein regelmäßiges Polygon ist, kann, obwohl die relative Position zwischen dem weiblichen Verbindungsabschnitt und dem männlichen Verbindungsabschnitt in der Drehrichtung um die Verbindungsrichtung (Einführrichtung) für die Einführung ungeeignet ist, da die relative Position in Drehrichtung durch gegenseitige Bewegung entlang eines Kontaktprofils im Verlauf der Verbindungsarbeit eingestellt wird, eine Komplikation der Verbindungsarbeit gemildert werden.
Es ist zu bemerkenm dass der Begriff ”Kreis” in Bezug auf die Querschnittsformen der Abschnitte des weiblichen Verbindungsabschnitts und des männlichen Verbindungsabschnitts, die miteinander in Berührung kommen, nicht nur einen unterbrechungslosen, vollständigen Kreis, sondern auch einen Kreis mit einer Unterbrechung bzw. Unterbrechungen meint. Ähnlich umfasst das Konzept ”reguläres Polygon” nicht nur ein unterbrechungsloses, vollständiges regelmäßiges Polygon, sondern auch ein regelmäßiges Polygon mit einer Unterbrechung bzw. Unterbrechungen.
Bei dem oben erwähnten Gassensor kann das hintere Anschlusselement so ausgebildet sein, dass ein vorderer Endabschnitt des männlichen Verbindungsabschnitts sich in eine Frontrichtung in dessen Durchmesser verringert. Beim Verbinden des hinteren Anschlusselements mit einer derartigen Struktur mit dem vorderen Anschlusselement, kann, wenn zumindest der vordere Scheitel des männlichen Verbindungsabschnitts in einem Zustand ist, der in den weiblichen Verbindungsabschnitt eingeführt werden kann, obwohl die Mittelachse des weiblichen Verbindungsabschnitts und der Mittelachse des männlichen Verbindungsabschnitts voneinander versetzt sind, das hintere Anschlusselement durch die Bewegung eines vorderen Endabschnitts des männlichen Verbindungsabschnitts entlang der inneren Wandfläche des weiblichen Verbindungsabschnitts mit dem vorderen Anschlusselement verbunden werden.
Somit wird bei dem Gassensor, der ein derartiges hinteres Anschlusselement aufweist, die Arbeit des Verbindens des vorderen Anschlusselements und des hinteren Anschlusselements erleichtert. Bei dem oben erwähnten Gassensor kann das vordere Anschlusselement so ausgebildet sein, dass ein hinterer Endabschnitt des weiblichen Verbindungsabschnitts in dessen Rückrichtung in dessen Durchmesser zunimmt.
Beim Verbinden des vorderen Anschlusselements mit einer derartigen Struktur mit dem hinteren Anschlusselement, wenn zumindest der vordere Scheitel des männlichen Verbindungsabschnitts in einem Zustand ist, der in einen hinteren Endabschnitt des weiblichen Verbindungsabschnitts einsetzbar ist, kann, obwohl die Mittelachse des weiblichen Verbindungsabschnitts und die Mittelachse des männlichen Verbindungsabschnitts zueinander fehlausgerichtet sind, das vordere Anschlusselement mit dem hinteren Anschlusselement durch eine Bewegung des männlichen Verbindungsabschnitts entlang der inneren Wandoberfläche des hinteren Endabschnitts des weiblichen Verbindungsabschnitt verbunden werden.
Somit wird bei dem Gassensor, der ein derartiges vorderes Anschlusselement aufweist, die Arbeit des Verbindens des vorderen Anschlusselements und des hinteren Anschlusselements erleichtert.
[Wirkung der Erfindung]
Der Gassensor der vorliegenden Erfindung kann gleichzeitig eine ausreichende Wärmebeständigkeit eines vorderen Endabschnitts eines Metallanschlusses, eine Aufrechterhaltung einer elektrische Verbindung zwischen dem Metallanschluss und einem Sensorelement (Elektrodenanschlussabschnitt) und eine Aufrechterhaltung der elektrische Verbindung zwischen dem Metallanschluss und einem Leitungsdraht erreichen.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird besser abgeschätzt werden, wenn sie in Zusammenhang mit der folgenden detaillierten Beschreibung und beigefügte Zeichnungen berücksichtigt werden, wobei gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente in den verschiedenen Ansichten bezeichnen und wobei:
[1] Eine Schnittansicht, die die Gesamtkonfiguration eines Gassensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[2] Eine Perspektivansicht der schematischen Struktur eines Detektionselements zeigt.
[3] Eine Erläuterungsansicht, die den Aufbau eines Metallanschlusses zeigt, der aus einem vorderen Anschlusselement und einem hinteren Anschlusselement aufgebaut ist.
[4] Eine Perspektivansicht eines vorderen Separators von schräg oben auf dessen Rückseite gesehen ist.
[5] Eine Außenansicht des vorderen Separators von hinten gesehen ist.
[6] Eine Perspektivansicht eines hinteren Separators von schräg unterhalb dessen Vorderseite gesehen ist.
[7] Eine Außenansicht des hinteren Separators von der Vorderseite aus gesehen ist.
[8] Eine erläuternde Außenansicht eines isolierenden Separators ist, mit innen liegenden Metallanschlüssen und dem vorderen Separator und dem hinteren Separators zusammengebaut.
[9] Eine Erläuterung ist, die den Aufbau eines zweiten Metallanschlusses zeigt, der aus einem zweiten vorderen Anschlusselement und einem zweiten hinteren Anschlusselement aufgebaut ist.
[10] Eine Außenansicht eines zweiten hinteren Separators von der Vorderseite aus gesehen ist.
[11] Eine Schnittansicht der Gesamtkonfiguration eines zweiten Gassensors ist.
[Ausführliche Beschreibung der Erfindung]
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden als nächstes unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenen Arten ausgeführt werden, ohne vom technischen Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
[1. Erste Ausführungsform]
[1-1. Gesamtkonfiguration]
Eine erste Ausführungsform wird beschrieben, wobei auf einen Sauerstoffsensor Bezug genommen wird (nachfolgend wird dieser Gassensor 1 genannt), der an einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors befestigt ist, so dass dessen vorderer Endabschnitt in das Abgasrohr hineinragt, um Sauerstoff zu detektieren, welches im Abgas enthalten ist. Der Gassensor 1 ist an einem Abgasrohr eines Fahrzeugs wie einem Kraftfahrzeug oder einem Motorrad befestigt.
Zunächst wird die Konfiguration des Gassensors 1 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. In 1 entspricht eine untere Seite der Zeichnung einer Vorderseite des Gassensors und eine Oberseite entspricht einer Rückseite des Gassensors.
Der Gassensor 1 enthält eine rohrförmige metallische Schale 3, die an einem Abgasrohr (nicht gezeigt) befestigt ist; ein plattenartiges Detektionselement 5, das durch die metallische Schale 3 eingeführt ist und sich in axialer Richtung (in Längsrichtung des Gassensors 1 oder in vertikaler Richtung in 1) erstreckt; einen Elementschutz 9, der auf der Vorderseite (der Unterseite in 1) der metallischen Schale 3 angeordnet ist und der einen vorderen Endabschnitt des Detektionselements 5 bedeckt; eine Hülse 11, die an einem hinteren Endabschnitt (einem oberen Endabschnitt in 1) der metallische Schale 3 durch eine Schweißzone 11a befestigt ist und das Detektionselement 5 radial umgibt; einen isolierenden Separator 12, der innerhalb der Hülse 11 angeordnet ist und einen hinteren Endabschnitt des Detektionselement 5 aufnimmt; ein Verschlusselement 15, das einen hinteren Endabschnitt der Hülse 11 verschließt; eine Mehrzahl von (vier in der vorliegenden Ausführungsform) Metallanschlüssen 41; und eine Mehrzahl von (vier in der vorliegenden Ausführungsform) Leitungsdrähten 37.
Das Detektionselement 5 weist einen Detektionsabschnitt 19 auf, der an dessen vorderen Endabschnitt ausgebildet ist, der zu einem Messobjekt (Abgas, usw.,) hin gerichtet ist und der mit einer Schutzschicht 5a bedeckt ist, und Elektrodenanschlussabschnitte (erste bis vierte Elektrodenanschlussabschnitte) 31, 32, 34 und 35, die auf der Außenfläche dessen hinteren Endabschnitts ausgebildet sind; d. h. an den vorderen und hinteren Oberflächen des hinteren Endabschnitts; insbesondere auf einer ersten Plattenoberfläche 21 und einer zweiten Plattenoberfläche 23 des hinteren Endabschnitts.
Das Detektionselement 5 ist innerhalb der metallischen Schale 3 so befestigt, dass der vordere Erfassungsabschnitt 19 von dem vorderen Ende der metallischen Schale 3 vorsteht, die an dem Abgasrohr befestigt ist, während die hinteren Elektrodenanschlussabschnitte 31, 32, 34 und 35 von dem hinteren Ende der metallischen Schale 3 abstehen.
Die Metallanschlüsse 41 sind mit den Elektrodenanschlussabschnitten 31, 32, 34 bzw. 35 verbunden. Insbesondere ist eine Mehrzahl der Metallanschlüsse 41 innerhalb des isolierenden Separators 12 zwischen dem Detektionselement 5 und dem isolierenden Separator 12 angeordnet, wodurch diese elektrisch mit den entsprechenden Elektrodenanschlussabschnitten 31, 32, 34 bzw. 35 des Detektionselementes 5 verbunden sind. Jeder der Metallanschlüsse 41 ist aus einem vorderen Anschlusselement 43 und einem hinteren Anschlusselement 45.
Eine Mehrzahl der Metallanschlüssen 41 ist elektrisch mit einer Mehrzahl von Leitungsdrähten 37 (insbesondere Kernen 37a der Leitungsdrähte 37) verbunden, die von außerhalb innerhalb des Gassensors 1 angeordnet sind. Die Struktur des Metallanschlusses 41 wird später detailliert beschrieben.
Die Metallanschlüsse 41 und die Leitungsdrähte 37 bilden Strompfade, durch die elektrischer Strom zwischen dem Detektionselement 5 (insbesondere den Elektrodenanschlussabschnitten 31, 32, 34 und 35) und einer externen Ausrüstung (nicht gezeigt), die mit den Leitungsdrähten verbunden ist, fließt. Eine Mehrzahl der Leitungsdrähte 37 ist in einem Rohrelement 38 gebündelt. 1 zeigt nur zwei der Leitungsdrähte 37.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Struktur des Detektionselements 5 zeigt. 2 zeigt das Detektionselement 5 wobei sein axialer Zwischenabschnitt eliminiert ist. Wie in 2 gezeigt ist das Detektionselement 5 ein rechteckiges Parallelepiped-Laminat eines plattenartigen Elementkörpers 51, der sich in axialer Richtung (die horizontale Richtung in 2) erstreckt, und einer plattenartige Heizeinrichtung 53, die sich in axialer Richtung erstreckt und senkrecht zur axialen Richtung gesehen einen rechteckigen Querschnitt aufweist. In 2 ist die Schutzschicht 5a durch die gestrichelte Linie angedeutet.
Da das Detektionselement 5 des Gassensors 1 ein öffentlich bekanntes Element ist, wird eine detaillierte Beschreibung seiner inneren Struktur usw. weggelassen, aber seine schematische Struktur ist wie folgt. Erstens enthält der Elementkörper 51 beispielsweise eine Sauerstoffkonzentrationszelle, die durch Bilden poröser Elektroden auf jeweiligen gegenüberliegenden Seiten eines Festelektrolytsubstrats gebildet wird, und einen Abstandshalter zum Bilden einer hohlen Referenzgaskammer. Das Festelektrolytsubstrat ist zum Beispiel aus Zirkonoxid, das Yttriumoxid als Stabilisator in fester Lösung enthält, gebildet, und die porösen Elektroden sind hauptsächlich aus Pt gebildet. Der Abstandshalter, der verwendet wird, um die Referenzgaskammer zu bilden, wird hauptsächlich aus Aluminiumoxid gebildet, und eine der beiden porösen Elektroden der Sauerstoffkonzentrationszelle ist dem Inneren der hohlen Referenzgaskammer ausgesetzt. Der Abstandshalter ist so ausgebildet, dass sich die Referenzgaskammer zumindest an einem vorderen Endabschnitt des Elementkörpers 51 befindet und einen Gasdurchlass zum Einführen von Referenzgas (zum Beispiel Luft) von außen in die Referenzgaskammer aufweist. Ein Bereich des Elementkörpers 51, in dem die porösen Elektroden und die Referenzgaskammer ausgebildet sind, entspricht dem Erfassungsabschnitt 19.
Unterdessen ist die Heizvorrichtung 53 so ausgebildet, dass ein Wärmeerzeugungswiderstandsmuster, das hauptsächlich aus Pt gebildet ist, zwischen isolierenden Substraten, die hauptsächlich aus Aluminiumoxid gebildet sind, sandwichartig angeordnet ist. Der Elementkörper 51 und die Heizvorrichtung 53 sind durch eine Keramikschicht (beispielsweise Zirkoniumoxidkeramik oder Aluminiumoxidkeramik) miteinander verbunden.
Das Detektionselement 5 weist an dessen vorderen Endabschnitt die Schutzschicht 5a (in 2 nicht gezeigt) auf, die aus poröser Keramik gebildet ist; zumindest auf der Oberfläche der Elektrode, die einem Messobjekt (Abgas in der vorliegenden Ausführungsform) ausgesetzt ist, zum Zwecke der Verhinderung einer Vergiftung. Wie in 1 gezeigt ist, bedeckt die Schutzschicht 5a in dem Detektionselement 5 der vorliegenden Ausführungsform die gesamte Oberfläche eines vorderen Endabschnitts davon, der die Oberfläche der porösen Elektrode enthält, die dem Abgas ausgesetzt werden soll.
In dem Detektionselement 5 mit einer solchen Struktur, sind, wie in 2 dargestellt, zwei Elektrodenanschlussabschnitte 31 und 32 an einem hinteren Endabschnitt (einem rechten Endabschnitt in 2) der ersten Plattenoberfläche 21 ausgebildet und zwei Elektrodenanschlussabschnitte 34 und 35 sind an einem hinteren Endabschnitt der zweiten Plattenoberfläche 23 ausgebildet. Die Elektrodenanschlussabschnitte 31 und 32 sind auf dem Elementkörper 51 ausgebildet und sind mit einem Paar der porösen Elektroden der Sauerstoffkonzentrationszelle elektrisch verbunden. Die Elektrodenanschlussabschnitte 34 und 35 sind auf der Heizeinrichtung 53 ausgebildet und sind entsprechend mit den gegenüberliegenden Enden des Wärmeerzeugungswiderstandsmusters mittels Leitern (nicht gezeigt) verbunden, die sich durch die Heizeinrichtung in der Dickenrichtung der Heizeinrichtung erstrecken.
Unter Bezugnahme auf 1 ist die metallische Schale 3 ein rohrförmiges Element mit einem Gewindeabschnitt 3a, der an dessen äußeren Oberfläche ausgebildet ist, um diese an dem Abgasrohr zu befestigen und die ein zentrales Durchgangsloch 3b aufweist, das sich in axialer Richtung durch diese erstreckt. Die metallische Schale 3 weist einen Absatzabschnitt 3c auf, der radial nach innen von der Wand des Durchgangslochs 3b vorsteht. Die metallische Schale 3 ist aus einem Metallmaterial (z. B. rostfreiem Stahl) gebildet.
Das Durchgangsloch 3b der metallischen Schale 3 nimmt einen ringförmigen Halter 61 (einen ringförmigen keramischen Halter 61 auf, der aus einem isolierenden Material (z. B. Aluminiumoxid) gebildet ist und so angeordnet ist, dass es das Detektionselement 5 radial umgibt, eine ringförmige geladenes Pulverschicht 63 (einen Talkring 63) und eine ringförmige Hülse 67 (eine ringförmige Keramikhülse 67), die aus einem isolierenden Material (z. B. Aluminiumoxid) gebildet ist, welche in dieser Reihenfolge von der Vorderseite gestapelt sind.
Zwischen der keramischen Hülse 67 und einem hinteren Endabschnitt 3d der metallischen Schale 3 ist eine Crimppackung 69 angeordnet. Der hintere Endabschnitt 3d der metallischen Schale 3 ist so gecrimpt, dass er die keramische Hülse 67 durch die Crimppackung 69 nach vorne drückt.
Eine ringförmige Dichtung 64 ist hinter dem Gewindeabschnitt 3a um den Außenumfang der metallischen Schale 3 herum angeordnet. Die Dichtung 64 verhindert ein Austreten von Gas zwischen dem Gassensor 1 und einem Sensorbefestigungsbereich (Abgasrohr).
Der Elementschutz 9 ist ein rohrförmiges Element, das an dem Außenumfang eines vorderen Endabschnitts der metallischen Schale 3 durch eine Schweißzone 9d in einer solchen Weise befestigt ist, dass ein vorstehender Abschnitt des Detektionselements 5 abgedeckt wird. Der Elementschutz 9 ist aus einem hitzebeständigen Materials (z. B. SUS310S) ausgebildet. Der Elementschutz 9 weist eine Doppelstruktur auf, die aus einem Außenschutz 9a und einem Innenschutz 9b besteht. Der Außenschutz 9a und der Innenschutz 9b weisen eine Vielzahl von Löchern 9c auf, die in der Seitenwand oder in einem vorderen Endabschnitt ausgebildet sind, um einen Durchgang von Gas zu ermöglichen.
Der isolierende Separator 12 kann in einen vorderen Separator 13 und einen hinteren Separator 14 unterteilt werden. Der vordere Separator 13 ist ein rohrförmiges Element, das aus einem isolierenden Material (z. B. Aluminiumoxid) gebildet ist und an der Innenwand der Hülse 11 durch ein rohrförmiges Metallhalteelement 73 gehalten ist, das in der Hülse 11 angeordnet ist. Der vordere Separator 13 hat eine Anschlussanordungsloch 13b, das sich in axialer Richtung durch diesen erstreckt. Das Anschlussanordnungsloch 13b nimmt einen hinteren Endabschnitt (Elektrodenanschlussabschnitte 31, 32, 34 und 35) des Detektionselements 5 und einen vorderen Abschnitt (insbesondere die vorderen Anschlusselemente 43) einer Vielzahl der Metallanschlüsse 41, die elektrisch mit den Elektrodenanschlussabschnitten 31, 32, 34 bzw. 35 verbindbar sind, auf. Der vordere Separator 13 weist einen ringförmigen Kragenabschnitt 13c auf, der von dessen Außenoberfläche nach außen vorsteht. Die axiale Position des vorderen Separators 13 kann innerhalb der Hülse 11 mittels des Kragenabschnitts 13c fixiert werden, der mit dem Metallhalteelement 73 in Kontakt kommt.
Der hintere Separator 14 ist ein rohrförmiges Element, das aus einem isolierenden Material (z. B. Aluminiumoxid) gebildet ist und vor dem Verschlusselement 15 innerhalb der Hülse 11 angeordnet ist. Der hintere Separator 14 weist eine Vielzahl von Anschlussanordnungslöchern 14b auf, die sich in axialer Richtung durch diesen erstrecken. Der hintere Separator 14 nimmt hintere Abschnitte (insbesondere die hinteren Anschlusselemente 45) der entsprechenden Metallanschlüsse 41 in einer Vielzahl darin vorgesehener Anschlussanordnungslöcher 14b auf.
Die Struktur des isolierenden Separators 12 (der vordere Separater 13 und der hintere Separator 14) wird später detailliert beschrieben. Das Verschlusselement 15 ist eine Tülle, die aus einem flexiblen Material (z. B. Fluorharz) gebildet ist. Das Verschlusselement 15 ist in einem hinteren Öffnungsabschnitt der Hülse 11 angeordnet und an der Hülse 11 befestigt, indem die Hülse 11 von außen nach innen gecrimpt ist. Das Verschlusselement 15 weist eine Mehrzahl von Durchgangslöchern (nicht gezeigt) auf, die darin ausgebildet sind, um zu ermöglichen, dass eine Mehrzahl der Anschlussdrähte 37 durch die entsprechenden Durchgangslöcher eingeführt wird.
Eine Mehrzahl der Zuleitungsdrähte 37 sind (durch die Crimpung) mit den entsprechenden hinteren Endabschnitten der Metallanschlüsse 41 verbunden, sind entsprechend durch die Durchgangslöcher des Verschlusselement 15 eingeführt und erstrecken sich nach außen.
[1-2. Metallanschluss]
Als nächstes wird der Metallanschluss 41 beschrieben. Wie oben erwähnt, ist der Metallanschluss 41 aus dem vorderen Anschlusselement 43 und dem hinteren Anschlusselement 45 aufgebaut. Das heißt, dass der Metallanschluss 41 kein einzelnes Element ist, sondern aus dem vorderen Anschlusselement 43 und dem hinteren Anschlusselement 45 aufgebaut ist.
3 ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau des Metallanschlusses 41 zeigt, der aus dem Anschlusselement 43 und dem hinteren Anschlusselement 45 aufgebaut ist. Das vordere Anschlusselement 43 ist aus einem Metallmaterial gebildet, das eine Elastizität (Federelastizität) auch bei wiederholter Exposition gegenüber hoher Temperatur beibehalten kann; beispielsweise aus einem Legierungsmaterial, das überwiegend Ni (NCF718 oder dergleichen) enthält. Das vordere Anschlusselement 43 wird durch Biegen eines langgestreckten blattartigen Metallmaterials gebildet und umfasst einen Körperabschnitt 43a, einen weiblichen Verbindungsabschnitt 43b, abragende Abschnitte 43c, einen gebogenen Abschnitt 43d und einen Elementkontaktabschnitt 43e.
Der Körperabschnitt 43a hat eine längliche plattenartige Form, die sich in der axialen Richtung erstreckt. Der weibliche Verbindungsabschnitt 43b befindet sich hinter dem Körperabschnitt 43a, hat eine rohrförmige Gestalt und weist, senkrecht zur axialen Richtung gesehen, einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der weibliche Verbindungsabschnitt 43b weist einen Schlitz 43f auf, um als Reaktion auf eine elastische Verformung eine Änderung des Innendurchmessers der rohrförmigen Form zu ermöglichen. Somit ist die Querschnittsform des weiblichen Verbindungsabschnitts 43b ausschließlich ein Kreis mit einer Unterbrechung. Der weibliche Verbindungsabschnitt 43b hat auch einen hinteren im Durchmesser-expandierten Abschnitt 43g. Der im Durchmesser-expandierten Abschnitt 43g ist so geformt, dass der Durchmesser nach hinten zunimmt.
Die abragenden Abschnitte 43c erstrecken sich von den Seiten des Körperabschnitts 43a in einer Richtung senkrecht zu der Plattenoberfläche des Körperabschnitts 43a. Zwei abragende Abschnitte 43c erstrecken sich von dem Körperabschnitt 43a. Die abragenden Abschnitte 43c verbessern die Festigkeit des Körperabschnitts 43a.
Der gebogene Abschnitt 43d ist in einer Richtung senkrecht zu der Plattenoberfläche des Körperabschnitts 43a am vorderen Ende des Körperabschnitts 43a gebogen und verbindet den Körperabschnitt 43a und den Elementkontaktabschnitt 43e.
Der Elementkontaktabschnitt 43e ist mit dem Körperabschnitt 43a durch den gebogenen Abschnitt 43d verbunden, und die Größe des Spalts zwischen dem Körperabschnitt 43a und dem Elementkontaktabschnitt 43e kann durch elastische Verformung des gebogenen Abschnitts 43d verändert werden. Das vordere Anschlusselement 43 mit einer derartigen Struktur kann den Kontakt zwischen dem Elementkontaktabschnitt 43e und dem Detektionselement 5 durch eine elastische Verformung des gebogenen Abschnitts 43d aufrechterhalten, die aus dem Kontakt des Elementkontaktabschnitts 43e mit dem Detektionselement 5 resultiert (im spezifischen mit den Elektrodenanschlussabschnitten 31, 32, 34 und 35).
Als nächstes wird das hintere Anschlusselement 45 aus einem Metallmaterial wie einer Edelstahllegierung (SUS304) gebildet, welches kleiner ist in der ”0,2% Streckgrenze” als ein Metallmaterial, das verwendet wird um das vordere Anschlusselement 43 zu bilden. Das hintere Anschlusselement 45 ist durch Biegen eines langgestreckten blattartigen Metallmaterials gebildet und enthält einen Signaldrahtverbindungsabschnitt 45a und einen männlichen Verbindungsabschnitt 45b.
Der Signaldrahtverbindungsabschnitt 45a wird durch Biegen in eine solche röhrenförmige Form verformt, sodass er den Kern 37a des Leitungsdrahts 37 umgibt (siehe 1). Der Signaldrahtverbindungsabschnitt 45a ist radial nach innen gecrimpt, während er den Kern 37a des Leitungsdrahts 37 umgibt, wodurch er mechanisch und elektrisch mit dem Kern 37a des Leitungsdrahts 37 verbunden wird.
Der männliche Verbindungsabschnitt 45b befindet sich vor dem Signaldrahtverbindungsabschnitt 45a, hat eine rohrförmige Gestalt und weist, senkrecht zur axialen Richtung gesehen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der männliche Verbindungsabschnitt 45b hat einen solchen Außendurchmesser, um ein Einführen desselben in den weiblichen Verbindungsabschnitt 43b zu ermöglichen. Der männliche Verbindungsabschnitt 45b hat einen vorderendigen sich in dessen Durchmesser reduzierenden Abschnitt 45c. Der sich in dessen Durchmesser reduzierenden Abschnitt 45c ist so geformt, dass sich der Durchmesser nach vorne reduziert.
Das hintere Anschlusselement 45 mit einer derartigen Struktur ist durch den Leitungsdraht 37 elektrisch mit einer externen Ausrüstung verbunden, da der Signaldrahtverbindungsabschnitt 45a elektrisch mit dem Kern 37a des Leitungsdrahts 37 verbunden ist.
Wie rechts in 3 gezeigt ist, ist der Metallanschluss 41 so konfiguriert, dass das vordere Anschlusselement 43 und das hintere Anschlusselement 45 miteinander verbunden sind. Insbesondere wird der Metallanschluss 41, der durch das vordere Anschlusselement 43 und das hinteren Anschlusselement 45 gebildet ist durch Verbindung des männlichen Verbindungsabschnitts 45b und des weiblichen Verbindungsabschnitts 43b gebildet.
Der Metallanschluss 41 mit einer derartigen Struktur ist so konfiguriert, dass der Elementkontaktabschnitt 43e des vorderen Anschlusselementes 43 mit dem Detektionselement 5 (insbesondere dem Elektrodenanschlussabschnitt 31, 32, 34 oder 35) elektrisch verbunden ist, während der Signaldrahtverbindungsabschnitt 45a des hinteren Anschlusselements 45 mit dem externen Gerät über den Leitungsdraht 37 elektrisch verbunden ist.
Das vordere Anschlusselement 43 ist aus einem Legierungsmaterial gebildet, das überwiegend Ni enthält, und das hintere Anschlusselement 45 ist aus einer rostfreien Stahllegierung gebildet. Ein Legierungsmaterial, das überwiegend Ni enthält, ist auch hinsichtlich der Wärmebeständigkeit besser und größer in der ”0,2% Streckgrenze” als eine Edelstahllegierung. Das heißt, das vordere Anschlusselement 43 ist aus einem Material gebildet, das hinsichtlich der Wärmebeständigkeit besser ist und einen größeren elastischen Verformungsbereich aufweist als ein Material, das verwendet wird, um das hintere Anschlusselement 45 zu bilden.
[1-3. isolierender Separator]
Als nächstes wird der isolierende Separator 12 beschrieben. Wie oben erwähnt, kann der isolierende Separator 12 in den vorderen Separator 13 und den hinteren Separator 14 unterteilt werden.
4 ist eine perspektivische Ansicht des vorderen Separators 13 von schräg oben auf dessen Rückseite gesehen und 5 ist eine Außenansicht des vorderen Separators 13 von der Rückseite her gesehen. 6 eine perspektivische Ansicht des hinteren Separators 14 von schräg unterhalb von dessen vorder Seite gesehen, und 7 ist eine Außenansicht des hinteren Separators 14 von der Vorderseite aus gesehen. In der Schnittansicht des Gassensors 1 in 1 ist der Abschnitt des isolierenden Separators 12 entlang der Linie A-A von 5 dargestellt.
Zunächst wird der vordere Separator 13 beschrieben. Wie oben erwähnt, ist der vordere Separator 13 ein rohrförmiges Element, das aus einem isolierenden Material (z. B. Aluminiumoxid) gebildet ist. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, umfasst der vordere Separator 13 einen rohrförmigen Separatorkörperabschnitt 13a und einen Kragenabschnitt 13c.
Der Separatorkörperabschnitt 13a weist ein Anschlussanordnungsloch 13b auf, das sich in axialer Richtung durch diesen erstreckt. Der Separatorkörperabschnitt 13a weist zwei Trennwände 13d auf, die von der Wandoberfläche des Anschlussanordnungslochs 13b nach innen vorstehen und sich in der axialen Richtung erstrecken. Jede Trennwand 13d ist zwischen zwei Anschlussanordnungsbereichen 13e ausgebildet und verhindert einen Kontakt (elektrischer Kurzschluss) zwischen zwei Metallanschlüssen 41 (insbesondere zwei vorderen Anschlusselementen 43), die jeweils in den beiden benachbarten Anschlussanordnungsbereichen 13e angeordnet sind. Die beiden Trennwände 13d sind auf der Wandfläche des Anschlussanordnungslochs 13b in einer solchen Weise ausgebildet, dass sie einander gegenüberliegen.
Das heißt, der vordere Separator 13 hat vier Anschlussanordnungsbereiche 13e in dem Anschlussanordnungsloch 13b, um zu ermöglichen, dass vier Metallanschlüsse 41 (vier vordere Anschlusselemente 43) darin in einem gegenseitig elektrisch isolierten Zustand angeordnet sind.
Das Anschlussanordnungsloch 13b hat eine solche Größe, dass es einen hinteren Endabschnitt des Detektionselements 5 in einem Bereich zwischen den zwei Trennwänden 13d aufnimmt, während die Metallanschlüsse 41 (die vorderen Anschlusselemente 43) entsprechend in den vier Anschlussanordnungsbereichen 13e angeordnet sind.
Das heißt, der vordere Separator 13 nimmt die vier Metallanschlüsse 41 (die vier vorderen Anschlusselemente 43) und einen hinteren Endabschnitt des Detektionselements 5 in dem Anschlussanordnungsloch 13b auf und stellt eine elektrische Verbindung zwischen den vier Metallanschlüssen 41 (den vier vorderen Anschlusselementen 43) und den entsprechenden Elektrodenanschlussabschnitten 31, 32, 34 bzw. 35 des Detektionselements 5 her.
Der Kragenabschnitt 13c steht von der Außenfläche des Separatorkörperabschnitts 13a nach außen vor und ist ringförmig entlang der Außenoberfläche des Separatorkörpers 13a ausgebildet. Der vordere Separator 13 weist auch zwei Ausnehmungen 13f auf, die am hinteren Ende des Separatorkörperabschnitts 13a ausgebildet sind.
Als nächstes wird der hintere Separator 14 beschrieben. Wie oben erwähnt, ist der hintere Separator 14 ein rohrförmiges Element, das aus einem isolierenden Material (z. B. Aluminiumoxid) gebildet ist. Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, umfasst der hintere Separator 14 einen rohrförmigen Separatorkörperabschnitt 14a und Vorsprünge 14c.
Der Separatorkörperabschnitt 14a weist eine Mehrzahl von (vier in der vorliegenden Ausführungsform) Anschlussanordnungslöcher 14b auf, die sich in axialer Richtung durch diesen erstrecken. Jedes der Anschlussanordnungslöcher 14b hat, senkrecht zur axialen Richtung gesehen einen kreisförmigen Querschnitt, und eine solche Größe, dass er einen hinteren Endabschnitt (das hintere Anschlusselement 45) des Metallanschlusses 41 aufnimmt. In dem hinteren Separator 14 ist ein einzelner Metallanschluss 41 in einem einzigen Anschlussanordnungsloch 14b angeordnet, wodurch ein Kontakt (elektrischer Kurzschluss) zwischen den Metallanschlüssen 41 (insbesondere den hinteren Anschlusselementen 45) verhindert wird.
Der Separatorkörperabschnitt 14a weist auch ein Belüftungsloch 14d auf, das sich in axialer Richtung durch diesen erstreckt. Durch den hinteren Separator 14 mit dem Entlüftungsloch 14d können Feuchtigkeit oder dergleichen, die zwischen dem vorderen Separator 13 und dem hinteren Separator 14 vorhanden ist, durch das Entlüftungsloch 14d nach außen abgegeben werden. Das Verschlusselement 15 weist ein Entlüftungsloch auf (in 1 nicht gezeigt), das mit dem Belüftungsloch 14d und mit der Außenseite in Verbindung steht.
Die Vorsprünge 14c ragen von dem vorderen Ende des Separatorkörperabschnitts 14a nach vorne ab. Die beiden Vorsprünge 14c sind am vorderen Ende des Separatorkörpers 14a ausgebildet. Die Positionen der Vorsprünge 14c, die von dem Separatorkörperabschnitt 14a vorstehen, entsprechen den Positionen der beiden Ausnehmungen 13f des vorderen Separators 13 (Separatorkörperabschnitt 13a).
8 ist eine erläuternde Außenansicht, die einen isolierenden Separator 12 zeigt, wobei die Metallanschlüsse 41 innerhalb desselben und der vordere Separator 13 und der hintere Separator 14 zusammengebaut sind. Der vordere Separator 13 und der hintere Separator 14 sind so montiert, dass die beiden Vorsprünge 14c des hinteren Separators 14 mit den beiden Ausnehmungen 13f des vorderen Separators 13 in Eingriff stehen, wodurch der isolierende Separator 12 gebildet wird.
Der isolierende Separator 12 ist beispielsweise wie folgt zusammengesetzt. Zuerst werden ein hinterer Endabschnitt des Detektionselements 5 und die vier vorderen Anschlusselemente 43 in dem Anschlussanordnungsloch 13b des vorderen Separators 13 angeordnet. Inzwischen werden die Zuleitungsdrähte 37 durch die vier Anschlussanordnungslöcher 14b des hinteren Separators 14 eingeführt; dann werden die Kerne 37a der Leitungsdrähte 37 durch die Crimpung mit den Signaldrahtverbindungsabschnitten 45a der hinteren Anschlusselemente 45 verbunden (fixiert). Anschließend werden die vier vorderen Anschlusselemente 43, die in dem Anschlussanordnungsloch 13b des Vorwärtsabscheiders 13 angeordnet sind und die vier hinteren Anschlusselemente 45 jeweils verbunden; dann wird der hintere Separator 14 zu den hinteren Anschlusselementen 45 entlang der Anschlussdrähte 37 bewegt, wodurch die vier hinteren Anschlusselemente 45 in den Anschlussanordnungslöchern 14b aufgenommen (angeordnet) werden. Zu diesem Zeitpunkt stehen die beiden Vorsprünge 14c des hinteren Separators 14 mit den entsprechenden beiden Ausnehmungen 13f des vorderen Separators 13 in Eingriff.
Durch diese Vorgehensweise werden der vorderen Separators 13 und der hintere Separator 14 zusammengebaut, wodurch der isolierende Separator 12 vervollständigt wird. Der isolierende Separator 12 weist einen Belüftungspfad 12a in Form eines Raumes auf, der durch die Vorsprünge 14c zwischen dem vorderen Separator 13 und dem hinteren Separator 14 definiert ist. Der Belüftungspfad 12a umfasst einen Seitenraum, der sich von der Seitenfläche des isolierenden Separators 12 zu den Metallanschlüsse 41 erstreckt und einen Innenraum, der mit allen Metallanschlüssen 41 in Verbindung steht.
[1-4. Effekt]
Wie oben beschrieben, ist bei dem Gassensor 1 der vorliegenden Ausführungsform der Metallanschluss 41 aus dem vorderen Anschlusselement 43 und dem hinteren Anschlusselement 45 zusammengesetzt.
Die vorderen Anschlusselemente 43 und die hinteren Anschlusselemente 45 verbinden die Elektrodenanschlussabschnitte 31, 32, 34 und 35 des Detektionselements 5 mit den entsprechenden Zuleitungsdrähten 37 (den Kerne 37a) in einem solchen Zustand, dass die weiblichen Verbindungsabschnitte 43b mit den entsprechenden männlichen Verbindungsabschnitten 45b miteinander verbunden sind.
Das vordere Anschlusselement 43 ist aus einem Legierungsmaterial gebildet, das überwiegend Ni enthält, und das hintere Anschlusselement 45 ist aus einer rostfreien Stahllegierung gebildet. Das heißt, das vordere Anschlusselement 43 ist aus einem Material gebildet, das hinsichtlich der Wärmebeständigkeit besser und in einer ”0,2% Streckgrenze” größer ist, als ein Material, das verwendet wird, um das hintere Anschlusselement 45 zu bilden.
Da der Metallanschluss 41 aus dem vorderen Anschlusselement 43 und entsprechenden dem hinteren Anschlussglied 45 aus Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet ist, weist jeweils ein Abschnitt des Metallanschlusses 41 in Kontakt mit dem Detektionselement 5 und ein Abschnitt des Metallanschlusses 41 der mit dem Leitungsdraht verbunden ist, unterschiedliche Eigenschaften auf.
Da das vordere Anschlusselement 43 aus einem Material gebildet ist, das eine bessere Hitzebeständigkeit und eine größere „0,2% Streckgrenze” aufweist, als ein Material, das verwendet wird, um das hintere Anschlusselement 45 zu bilden, weist das vordere Anschlusselement 43 eine Hitzebeständigkeit auf, die für einen Abschnitt geeignet ist, der mit dem Hochtemperaturdetektionselement 5 in Berührung kommt und einem elastischen Verformungsbereich der groß ist, wodurch ein guter Kontakt mit dem Detektionsselement 5 (insbesondere dem Elektrodenanschlussabschnitt 31, 32, 34 oder 35) erzielt wird und die Erhaltung des elektrischen Kontakts mit dem Detektionselement 5 erleichtert wird.
Da das hintere Anschlusselement 45 aus einem Material mit einer „0,2% Streckgrenze” gebildet ist, die äquivalent oder kleiner ist als dasjenige Material, das verwendet wird, um das vordere Anschlusselement 43 zu bilden ist es unwahrscheinlich, dass beim Verbinden (Befestigen) des Signaldrahtverbindungsabschnitts 45a mit dem Leitungsdraht 37 durch Crimpen, ein Springback an dem Signaldrahtverbindungsabschnitt 45a auftritt. Da ein derartiges hinteres Anschlusselement 45 eine feste Verbindung zwischen dem Signaldrahtverbindungsabschnitt 45a und dem Leitungsdraht 37 herstellt, erleichtert das hintere Anschlusselement 45 die Erhaltung der elektrischen Verbindung mit dem Leitungsdraht 37.
Somit kann der Gassensor 1 mit solchen Metallanschlüssen 41 gleichzeitig eine ausreichende Wärmebeständigkeit der vorderen Endabschnitte der Metallanschlüsse 41, eine Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung zwischen den Metallanschlüssen 41 und dem Detektionselement 5 (insbesondere den Elektrodenanschlusselemente 31, 32, 34 und 35) und die Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung zwischen den Metallanschlüssen 41 und den Leitungsdrähten 37 gewährleisten.
Als nächstes haben in dem Gassensor 1 die Abschnitte des weiblichen Verbindungsabschnitts 43b und des männlichen Verbindungsabschnitts 45b, die miteinander in Berührung kommen, in Richtung senkrecht zu einer Einführungsrichtung gesehen eine Querschnittsform eines Kreises. In dem Metallanschluss 41 mit einer derartigen Struktur wird beim Verbinden des vorderen Anschlusselements 43 und des hinteren Anschlusselements 45 die relative Position zwischen dem weiblichen Verbindungsabschnitt 43b und dem männlichen Verbindungsabschnitt 45b entsprechend den Querschnittsformen des weiblichen Verbindungsabschnitts 43b und des männlichen Verbindungsabschnitt 45b angepasst; daher können das vordere Anschlusselement 43 und das hintere Anschlusselement 45 ohne weiteres miteinander verbunden werden, ohne dass die relative Position zwischen ihnen (d. h. die relative Position zwischen dem weiblichen Verbindungsabschnitt 43b und dem männlichen Verbindungsabschnitt 45b) genau eingestellt werden muss.
Das heißt, im Fall einer Querschnittsform eines Kreises, kann da die Querschnittsformen Kreise sind, obwohl sich die relative Position zwischen dem weiblichen Verbindungsabschnitt 43b und dem männlichen Verbindungsabschnitt 45b in einer Drehrichtung um eine Verbindungsrichtung (Einführungsrichtung) ändert, der gegenseitige Kontakt einen für die Verbindungsarbeit geeigneten Zustand beibehalten werden. Da das vordere Anschlusselement 43 und das hintere Anschlusselement 45 ohne weiteres verbunden werden können, ohne dass die relative Position zwischen ihnen genau eingestellt werden muss, kann eine Komplikation der Verbindungsarbeit gemildert werden.
Als nächstes ist in dem Gassensor 1 das hintere Anschlusselement 45 so ausgebildet, dass ein vorderer Endabschnitt des männlichen Verbindungsabschnitts 45b die Form des sich in dessen Durchmesser reduzierenden Abschnitt 45c annimmt, dessen Durchmesser sich nach vorn verringert. Beim Verbinden des hinteren Anschlusselementes 45 mit einer solchen Struktur mit dem vorderen Anschlusselement 43, kann wenn zumindest der vordere Scheitel des männlichen Verbindungsabschnitts 45b in einem Zustand ist, dass er in den weiblichen Verbindungsabschnitt 43b eingeführt werden kann, obwohl die mittlere Achse des weiblichen Verbindungsabschnitt 43b und die Mittelachse des männlichen Verbindungsabschnitts 45b zueinander fehlausgerichtet sind, das hintere Anschlusselement 45 mit dem vorderen Anschlusselement 43 verbunden werden, durch die Bewegung eines vorderen Endabschnitts (des sich in dessen Durchmesser reduzierenden Abschnitt 45c) des männlichen Verbindungsabschnitt 45b entlang der inneren Wandoberfläche des weiblichen Verbindungsabschnitts 43b.
Somit wird bei dem Gassensor 1 mit solchen hinteren Anschlusselementen 45 die Arbeit des Verbindens der vorderen Anschlusselemente 43 und der hinteren Anschlusselemente 45 erleichtert. Als nächstes ist in dem Gassensor 1 das vordere Anschlusselement 43 so ausgebildet, dass ein hinterer Endabschnitt des weiblichen Verbindungsabschnitts 43b die Form des im Durchmesser-expandierten Abschnitt 43g annimmt, dessen Durchmesser nach hinten zunimmt.
Beim Verbinden des vorderen Anschlusselements 43 mit einer derartigen Struktur mit dem hinteren Anschlusselement 45, kann, wenn zumindest der vordere Scheitel des männlichen Verbindungsabschnitts 45b in einem Zustand ist, der in einen hinteren Endabschnitt (den im Durchmesser-expandierten Abschnitt 43g) des weiblichen Verbindungsabschnitt 43b einführbar ist, das vordere Anschlussglied 43 mit dem hinteren Anschlussglied 45 verbunden werden.
Das heißt, obwohl die Mittelachse des weiblichen Verbindungsabschnitts 43b und die Mittelachse des männlichen Verbindungsabschnitts 45b fehlausgerichtet sind, kann das vordere Anschlusselement 43 und das hintere Anschlusselement 45 verbunden werden durch eine Bewegung des männlichen Verbindungsabschnitts 45b entlang der inneren Wandoberfläche des hinteren Endabschnitts (den im Durchmesser-expandierten Abschnitt 43g) des weiblichen Verbindungsabschnitts 43b.
Somit wird bei dem Gassensor 1 mit solchen vorderen Anschlusselemente 43 die Arbeit des Verbindens der vorderen Anschlusselemente 43 und der hinteren Anschlussglieder 45 erleichtert.
[1-5. Terminologische Korrespondenz]
Die terminologische Korrespondenz zwischen der vorliegenden Ausführungsform und den Ansprüchen wird beschrieben.
Der Gassensor 1 entspricht einem Beispiel des Gassensors; Das Detektionselement 5 entspricht einem Beispiel des Sensorelements; Der Metallanschluss 41 entspricht einem Beispiel des Metallanschlusses; und der Leitungsdraht 37 entspricht einem Beispiel des Signalleiters. Das vordere Anschlusselement 43 entspricht einem Beispiel dem vorderen Anschlusselement; das hintere Anschlusselement 45 entspricht einem Beispiel dem hinteren Anschlusselement; Der weiblicher Verbindungsabschnitt 43b entspricht einem Beispiel des weiblichen Verbindungsabschnitts; und der männliche Verbindungsabschnitt 45b entspricht einem Beispiel des männlichen Verbindungsabschnitts.
[2. Zweite Ausführungsform]
[2-1. Gesamtkonfiguration]
Eine zweite Ausführungsform wird beschrieben, während auf einen Gassensor mit zweiten Metallanschlüssen 141 und einem zweiten isolierenden Separator 112 Bezug genommen wird.
Der zweite Metallanschluss 141 unterscheidet sich von dem Metallanschluss 41 der ersten Ausführungsform in den Querschnittsformen eines weiblichen Verbindungsabschnitts und eines männlichen Verbindungsabschnitts. Da sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform in den Strukturen des Metallanschlusses und des isolierenden Separators unterscheidet, wird die zweite Ausführungsform fokussiert in Bezug auf den Metallanschluss und den isolierenden Separator beschrieben. In der folgenden Beschreibung der zweiten Ausführungsform werden strukturelle Merkmale, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, unter Verwendung von Bezugszeichen beschrieben, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, oder eine Beschreibung davon wird weggelassen.
[2-2. Zweiter Metallanschluss]
Zuerst wird der zweite Metallanschluss 141 beschrieben.
9 ist eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau des zweiten Metallanschlusses 141 zeigt.
Der zweite Metallanschluss 141 ist aus einem zweiten vorderen Anschlusselement 143 und einem zweiten hinteren Anschlusselement 145 aufgebaut. Das heißt, der zweite Metallanschluss 141 ist kein einzelnes Element, sondern kann in das zweite vordere Anschlusselement 143 und das zweite hintere Anschlusselement 145 unterteilt werden.
Das zweite vordere Anschlusselement 143 ist aus einem Metallmaterial gebildet, das eine Elastizität (Federelastizität) auch bei wiederholter Exposition gegenüber hoher Temperatur beibehalten kann; beispielsweise aus einem Legierungsmaterial, das überwiegend Ni (NCF718 oder dergleichen) enthält. Das zweite vordere Anschlusselement 143 wird durch Biegen eines langgestreckten blattartigen Metallmaterials gebildet und umfasst einen Körperabschnitt 143a, einen weiblichen Verbindungsabschnitt 143b, abragende Abschnitte 143c, einen gebogenen Abschnitt 143d und einen Elementkontaktabschnitt 143e.
Da der Körperabschnitt 143a, der abragende Abschnitt 143c, der gebogenen Abschnitt 143d und der Elementkontaktabschnitt 143e des zweiten vorderen Anschlusselements 143 ähnlich ist mit dem Körperabschnitt 43a, den abragenden Abschnitte 43c, dem gebogenen Abschnitt 43d und dem Elementkontaktabschnitt 43e des vorderen Endstücks 43 der ersten Ausführungsform ist, wird eine Beschreibung davon weggelassen.
Der weibliche Verbindungsabschnitt 143b befindet sich hinter dem Körperabschnitt 143a, hat eine rohrförmige Gestalt und hat, senkrecht zur axialen Richtung gesehen einen regelmäßigen polygonalen Querschnitt (insbesondere einen quadratischen Querschnitt). Der weibliche Verbindungsabschnitt 143b weist einen Schlitz 143f auf, um eine Änderung des Innendurchmessers der rohrförmigen Form als Reaktion auf eine elastische Verformung zu ermöglichen. Somit ist die Querschnittsform des weiblichen Verbindungsabschnitts 143b streng ein regelmäßiges Polygon mit einem Bruch.
Das zweite vordere Anschlusselement 143 mit einer derartigen Struktur kann den Kontakt zwischen dem Elementkontaktabschnitt 143e und dem Detektionselement 5 durch eine elastische Verformung des gebogenen Abschnitts 143d aufrechterhalten, der aus dem Kontakt des Elementkontaktabschnitts 143e mit dem Detektionselement 5 resultiert (insbesondere die Elektrodenanschlüsse 31, 32, 34 oder 35).
Als nächstes wird das zweite hintere Anschlusselement 145 aus einem Metallmaterial wie einer Edelstahllegierung (SUS304) gebildet, welches weniger elastisch deformierbar ist als ein Metallmaterial, das verwendet wird um das zweite vordere Anschlusselement 143 zu bilden. Das zweite hintere Anschlusselement 145 ist durch Biegen eines langgestreckten blattartigen Metallmaterials gebildet und enthält einen Signaldrahtverbindungsabschnitt 145a und einen männlichen Verbindungsabschnitt 145b.
Da der Signaldrahtverbindungsabschnitt 145a des zweiten hinteren Anschlusselements 145 ähnlich ist mit dem Signaldrahtverbindungsabschnitt 45a des hinteren Anschlusselements 45 des ersten Ausführungsbeispiels, wird eine Beschreibung davon weggelassen. Der männliche Verbindungsabschnitt 145b befindet sich vor dem Signaldrahtverbindungsabschnitt 145a, hat eine rohrförmige Gestalt und weist, senkrecht zur axialen Richtung gesehen, einen regulären polygonalen Abschnitt (insbesondere einen quadratischen Abschnitt) auf. Der männliche Verbindungsabschnitt 145b hat einen solchen Außendurchmesser, um ein Einführen desselben in den weiblichen Verbindungsabschnitt 143b zu ermöglichen. Der männliche Verbindungsabschnitt 145b hat einen vorderendigen sich in dessen Durchmesser reduzierenden Abschnitt 145c. Der sich in dessen Durchmesser reduzierenden Abschnitt 145c ist so geformt, dass sich der Durchmesser nach vorne reduziert.
Das zweite hintere Anschlusselement 145 mit einer derartigen Struktur ist durch den Leitungsdraht 37 elektrisch mit der externen Ausrüstung verbunden, da der Signaldrahtverbindungsabschnitt 145a elektrisch mit dem Kern 37a des Leitungsdrahts 37 verbunden ist.
Wie rechts in 9 gezeigt ist, ist der zweite Metallanschluss 141 so konfiguriert, dass das zweite vordere Anschlusselement 143 und das zweite hintere Anschlusselement 145 miteinander verbunden sind. Genauer gesagt ist der zweite Metallanschluss 141, der aus dem zweiten vorderen Anschlusselement 143 und dem zweiten hinteren Anschlusselement 145 besteht, durch Verbindung des männlichen Verbindungsabschnitts 145b und des weiblichen Verbindungsabschnitts 143b ausgebildet.
Der zweite Metallanschluss 141 mit einer derartigen Struktur ist so konfiguriert, dass der Elementkontaktabschnitt 143e des zweiten vorderen Anschlusselementes 143 mit dem Detektionselement 5 (insbesondere dem Elektrodenanschlussabschnitt 31, 32, 34 oder 35) elektrisch verbunden ist, während der Signaldrahtverbindungsabschnitt 145a des zweiten hinteren Anschlusselements 45 mit dem externen Gerät über den Leitungsdraht 37 elektrisch verbunden ist.
Das zweite vordere Anschlusselement 143 ist aus einem Legierungsmaterial gebildet, das überwiegend Ni enthält, und das zweite hintere Anschlusselement 145 ist aus einer rostfreien Stahllegierung gebildet. Ein Legierungsmaterial, das überwiegend Ni enthält, ist hinsichtlich der Wärmebeständigkeit besser und größer in der ”0,2% Streckgrenze” als eine Edelstahllegierung. Das heißt, das zweite vordere Anschlusselement 143 ist aus einem Material gebildet, das hinsichtlich der Wärmebeständigkeit besser ist und einen größeren elastischen Verformungsbereich aufweist als ein Material, das verwendet wird, um das zweite hintere Anschlusselement 145 zu bilden.
[2-3. Zweiter isolierender Separator]
Als nächstes wird ein zweiter isolierender Separator 112 beschrieben, der in einem Gassensor der zweiten Ausführungsform vorgesehen ist.
Der zweite isolierende Separator 112 kann in den vorderen Separator 13 und einen zweiten hinteren Separator 114 unterteilt werden. Das heißt, im Vergleich zu dem isolierenden Separator 12 der ersten Ausführungsform beinhaltet der zweite isolierende Separator 112 denselben vorderen Separator 13 und den zweiten hinteren Separator 114 anstelle des hinteren Separators 14.
Da der zweite hintere Separator 114 in dessen äußeren Aussehen dem hinteren Separator 14 ähnlich ist, ist das äußere Erscheinungsbild des zweiten isolierenden Separators 112 ähnlich dem des isolierenden Separators 12 der ersten Ausführungsform (siehe 8).
Der zweite hintere Separator 114 ist ein rohrförmiges Element, das aus einem isolierenden Material (z. B. Aluminiumoxid) gebildet ist. 10 ist eine Außenansicht des zweiten hinteren Separators 114 von der Vorderseite aus gesehen.
Wie in 10 gezeigt ist, umfasst der zweite hintere Separator 114 einen rohrförmigen Separatorkörperabschnitt 114a und Vorsprünge 114c. Der Separatorkörperabschnitt 114a weist eine Mehrzahl von (vier in der vorliegenden Ausführungsform) Anschlussanordnungslöcher 114b auf, die sich in axialer Richtung durch diesen erstrecken. Jedes der Anschlussanordnungslöcher 114b hat, senkrecht zur axialen Richtung gesehen, einen regelmäßigen polygonalen Querschnitt (insbesondere einen quadratischen Querschnitt), und eine solche Größe, dass es einen hinteren Endabschnitt (das zweite hintere Anschlusselement 145) des zweiten Metallanschlusses aufnimmt. In dem zweiten hinteren Separator 114 ist ein einzelner zweiter Metallanschluss 141 in einem einzigen Anschlussanordnungsloch 114b angeordnet, wodurch ein Kontakt (elektrischer Kurzschluss) zwischen den zweiten Metallanschlüssen 141 (genauer gesagt den zweiten hinteren Anschlusselementen 145) verhindert wird.
Der Separatorkörperabschnitt 114a weist auch ein Belüftungsloch 114d auf, das sich in axialer Richtung durch diesen erstreckt. Durch den zweiten hinteren Separator 114 mit dem Entlüftungsloch 114d kann eine Feuchtigkeit oder dergleichen, die zwischen dem vorderen Separator 13 und dem zweiten hinteren Separator 114 vorhanden ist, durch das Belüftungsloch 114d nach außen abgegeben werden. Das Verschlusselement 15 weist ein Entlüftungsloch auf (nicht gezeigt in 1), das mit dem Belüftungsloch 114d und mit der Außenseite in Verbindung steht.
Die Vorsprünge 114c ragen von dem vorderen Ende des Separatorkörperabschnitts 114a nach vorne vor. Die beiden Vorsprünge 114c sind am vorderen Ende des Separatorkörpers 114a ausgebildet.
Das heißt, der zweite hintere Separator 114 ist im äußeren Aussehen dem hinteren Separator 14 ähnlich, aber die Querschnittsform der Anschlussanordnungslöcher 114b unterscheidet sich von der der Anschlussanordnungslöcher 14b. Der zweite isolierende Separator 112 weist einen Belüftungspfad 112a in Form eines Raumes auf, der durch die Vorsprünge 114c zwischen dem vorderen Separator 13 und dem zweiten hinteren Separator 114 definiert ist.
[2-4. Effekt]
Wie oben beschrieben, ist bei dem Gassensor der zweiten Ausführungsform der zweite Metallanschluss 141 aus dem zweiten vorderen Anschlusselement 143 und dem zweiten hinteren Anschlusselement 145 aufgebaut.
Das zweite vordere Anschlusselement 143 ist aus demselben Material wie dasjenige gebildet, das verwendet wird, um das vordere Anschlusselement 43 der ersten Ausführungsform zu bilden, und das zweite hintere Anschlusselement 145 ist aus demselben Material gebildet, wie es verwendet wurde, um das hintere Anschlusselement 45 der ersten Ausführungsform zu bilden.
Da das zweite vordere Anschlusselement 143 aus einem Material gebildet ist, das eine bessere Hitzebeständigkeit und eine größere „0,2% Streckgrenze” aufweist, als ein Material, das verwendet wird, um das zweite hintere Anschlusselement 145 zu bilden, weist das zweite vordere Anschlusselement 143 eine Hitzebeständigkeit auf, die geeignet ist mit dem Hochtemperaturdetektionselement 5 in Berührung zu kommen und einen elastischen Verformungsbereich der größer ist als der des zweiten hinteren Anschlusselementes 145, wodurch ein guter Kontakt mit dem Detektionsselement 5 (insbesondere dem Elektrodenanschlussabschnitt 31, 32, 34 oder 35) erzielt wird und die Erhaltung des elektrischen Kontakts mit dem Detektionselement 5 erleichtert wird.
Da das zweite hintere Anschlusselement 145 aus einem Material mit einer „0,2% Streckgrenze” gebildet ist, die äquivalent oder kleiner ist als dasjenige Material, das verwendet wird, um das zweite vordere Anschlusselement 143 zu bilden, ist es unwahrscheinlich, dass beim Verbinden (Befestigen) des Signaldrahtverbindungsabschnitts 145a mit dem Leitungsdraht 37 durch Crimpen, ein Springback an dem Signaldrahtverbindungsabschnitt 145a auftritt. Da ein derartiges zweites hinteres Anschlusselement 45 eine feste Verbindung zwischen dem Signaldrahtverbindungsabschnitt 145a und dem Leitungsdraht 37 herstellt, erleichtert das zweite hintere Anschlusselement 145 die Erhaltung der elektrischen Verbindung mit dem Leitungsdraht 37.
Somit kann der Gassensor mit solchen Metallanschlüssen 141 gleichzeitig eine ausreichende Wärmebeständigkeit der vorderen Endabschnitte der Metallanschlüsse 141, eine Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung zwischen den Metallanschlüssen 141 und dem Detektionselement 5 (insbesondere den Elektrodenanschlusselemente 31, 32, 34 und 35) und die Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung zwischen den Metallanschlüssen 141 und den Leitungsdrähten 37 gewährleisten.
Als nächstes haben in dem zweiten Metallanschluss 141 die Abschnitte des weiblichen Verbindungsabschnitts 143b und des männlichen Verbindungsabschnitts 145b, die miteinander in Kontakt kommen, in einer Richtung senkrecht zu der Einführungsrichtung gesehen eine Querschnittsform eines regelmäßigen Polygons (insbesondere eines Quadrats).
In dem zweiten Metallanschluss 141 mit einer derartigen Struktur wird beim Verbinden des zweiten vorderen Anschlusselements 143 und des zweiten hinteren Anschlusselements 145 die relative Position zwischen dem weiblichen Verbindungsabschnitt 143b und dem männlichen Verbindungsabschnitt 145b entsprechend den Querschnittsformen des weiblichen Verbindungsabschnitts 43b und des männlichen Verbindungsabschnitt 45b angepasst; daher können das zweite vordere Anschlusselement 43 und das zweite hintere Anschlusselement 45 ohne weiteres miteinander verbunden werden, ohne dass die relative Position zwischen ihnen (d. h. die relative Position zwischen dem weiblichen Verbindungsabschnitt 143b und dem männlichen Verbindungsabschnitt 145b) genau eingestellt werden muss.
Das heißt, im Fall einer Querschnittsform eines regelmäßigen Polygons, kann obwohl für eine Verbindung die relative Position zwischen dem weiblichen Verbindungsabschnitt 43b und dem männlichen Verbindungsabschnitt 45b in einer Drehrichtung um eine Verbindungsrichtung (Einführungsrichtung) nicht passt, da die relative Position in Drehrichtung durch gegenseitige Bewegung entlang eines Kontaktprofils im Verlauf der Verbindungsarbeit angepasst wird, eine Komplikation der Verbindungsarbeit reduziert werden.
Als nächstes ist in dem zweiten Metallanschluss 141 das zweite hintere Anschlusselement 145 so ausgebildet, das ein vorderer Endabschnitt des männlichen Verbindungsabschnitts 145b die Form des sich in dessen Durchmesser reduzierenden Abschnitt 145c annimmt, dessen Durchmesser sich nach vorn verringert.
Beim Verbinden des zweiten hinteren Anschlusselements 145 mit einer derartigen Struktur mit dem zweiten vorderen Anschlusselements 143, kann, wenn zumindest der vordere Scheitel des männlichen Verbindungsabschnitts 145b in einem Zustand ist, dass er in den weiblichen Verbindungsabschnitt 143b einführbar ist, obwohl die Mittelachse des weiblichen Verbindungsabschnitts 143b und die Mittelachse des männlichen Verbindungsabschnitts 145b fehlausgerichtet sind, kann das zweite hintere Anschlusselement 145 und das zweite vordere Anschlusselement 143 verbunden werden durch eine Bewegung eines vorderen Endes (des sich in dessen Durchmesser reduzierenden Abschnitt 145c) des männlichen Verbindungsabschnitts 145b entlang der inneren Wandoberfläche des weiblichen Verbindungsabschnitts 143b.
Somit wird in dem zweiten Metallanschlusselement 141, das ein derartiges zweites hinteres Anschlusselement 145 aufweist, das die Arbeit des Verbindens des zweiten vorderen Anschlusselements 143 und des zweiten hinteren Anschlusselements 145 erleichtert.
[2-5. Terminologische Korrespondenz]
Die terminologische Korrespondenz zwischen der vorliegenden Ausführungsform und den Ansprüchen wird beschrieben.
Der zweite Metallanschluss 141 entspricht einem Beispiel des Metallanschlusses; das zweite vordere Anschlusselement 143 entspricht einem Beispiel des vorderen Anschlusselements; Das zweite hintere Anschlusselement 145 entspricht einem Beispiel des hinteren Anschlusselements; der weibliche Verbindungsabschnitt 143b entspricht einem Beispiel des weiblichen Verbindungsabschnitts; und der männliche Verbindungsabschnitt 145b entspricht einem Beispiel des männlichen Verbindungsabschnitts.
[3. Andere Ausführungsformen]
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann in verschiedenen anderen Formen ausgeführt werden, ohne von dem Kern der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise werden die obigen Ausführungsformen beschrieben, wobei auf den isolierenden Separator Bezug genommen wird, der in den vorderen Separator und den hinteren Separator unterteilt werden kann. Der isolierende Separator kann jedoch die Form eines einzelnen Elements annehmen. Beispielsweise kann, wie im Fall eines zweiten Gassensors 101, der in 11 gezeigt ist, der isolierende Separator die Form eines dritten isolierenden Separators 113 annehmen.
Der zweite Gassensor 101 unterscheidet sich von dem Gassensor 1 der ersten Ausführungsform dadurch, dass der dritte isolierende Separator 113 anstelle des isolierenden Separators 12 verwendet wird. In der folgenden Beschreibung des zweiten Gassensors 101 werden strukturelle Merkmale die ähnlich sind denen des Gassensors 1 der ersten Ausführungsform unter Verwendung von Bezugszeichen beschrieben, die denen des Gassensors 1 ähnlich sind, oder eine Beschreibung davon wird weggelassen.
Der dritte isolierende Separator 113 ist ein rohrförmiges Element, das aus einem isolierenden Material (z. B. Aluminiumoxid) gebildet ist und an der Innenwand der Hülse 11 durch das in der Hülse 11 angeordnete rohrförmige Metallhalteelement 73 gehalten ist. Der dritte isolierende Separator 113 enthält einen röhrenförmigen Separatorkörperabschnitt 113a und einen Kragenabschnitt 113c.
Der Separatorkörperabschnitt 113a weist ein Anschlussanordungsloch 113b auf, das sich in axialer Richtung durch diesen erstreckt. Da der Separatorkörperabschnitt 113a in seiner Struktur der des Separatorkörperabschnitts 13a des vorderen Separators 13 der ersten Ausführungsform ähnlich ist, wird eine Beschreibung davon weggelassen. Das Anschlussanordnungsloch 113b ist ähnlich aufgebaut wie das Anschlussanordnungsloch 13b der ersten Ausführungsform.
Im Vergleich zu dem Kragenabschnitt 13c des vorderen Separators 13 der ersten Ausführungsform ist der Kragenabschnitt 113c in seiner hervorstehenden Abmessung von dem Separatorkörperabschnitt 113a größer (mit anderen Worten der Außendurchmesser eines Querschnitts senkrecht zur axialen Richtung gesehen). Das heißt, der Kragenabschnitt 113c des dritten isolierenden Separators 113 ist so ausgebildet, dass er zwischen dem Metallhalteelement 73 und der Innenfläche der Hülse 11 gehalten werden kann. Als Ergebnis wird mittels des Kragenabschnitts 113c, der zwischen dem Metallhalteelement 73 und der Innenfläche der Hülse 11 gelagert ist, die Position des dritten isolierenden Separators 113 in der Hülse 11 spezifiziert.
Der dritte isolierende Separator 113 mit einer derartigen Struktur nimmt in dem Anschlussanordnungsloch 113b einen hinteren Endabschnitt (die Elektrodenanschlussabschnitte 31, 32, 34 und 35) des Detektionselements 5 und eine Mehrzahl der Metallanschlüsse 41 (genauer gesagt die vorderen Anschlusselemente 43) auf, wobei die Elektrodenanschlussabschnitte 31, 32, 34 und 35 und eine Mehrzahl der Metallanschlüsse 41 jeweils elektrisch verbunden sind.
Ähnlich dem Fall des Gassensors 1 der ersten Ausführungsform kann in dem zweiten Gassensor 101, der eine solche Struktur aufweist, der Metallanschluss 41 in das vordere Anschlusselement 43 und das hintere Anschlusselement 45 unterteilt werden.
Somit kann der zweite Gassensor 101 mit derartigen Metallanschlüssen 41 gleichzeitig eine ausreichende Wärmebeständigkeit von vorderen Endabschnitten der Metallanschlüsse 41, eine Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung zwischen den Metallanschlüssen 41 und dem Detektionselement 5 (insbesondere die Elektrodenanschlusselemente 31, 32, 34 und 35) und die Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung zwischen den Metallanschlüssen 41 und den entsprechenden Leitungsdrähten 37 erreichen.
Als nächstes sind die obigen Ausführungsformen beschrieben, während auf einen Metallanschluss Bezug genommen wird, in dem die Abschnitte des weiblichen Verbindungsabschnitts und des männlichen Verbindungsabschnitts, die miteinander in Kontakt kommen, eine Querschnittsform (eine Querschnittsform senkrecht zur Einführungsrichtung gesehen) eines Kreises oder eines Quadrats aufweisen; jedoch ist die Querschnittsform nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können der weibliche Verbindungsabschnitt und der männliche Verbindungsabschnitt eine Querschnittsform eines regelmäßigen Polygons aufweisen, wie z. B. eines regelmäßigen Fünfecks, eines regelmäßigen Sechsecks, eines regelmäßigen Achtecks oder eines regelmäßigen Dodecagons.
In den obigen Ausführungsformen ist der weibliche Verbindungsabschnitt und der männliche Verbindungsabschnitt in einer teilbaren Weise verbunden. Jedoch können der weibliche Verbindungsabschnitt und der männliche Verbindungsabschnitt beispielsweise durch Schweißen miteinander verbunden werden. Das Material für das vordere Anschlusselement und das Material für das hintere Anschlusselement sind nicht auf die oben erwähnten Materialien beschränkt. Beispielsweise kann der Metallanschluss das vorderen Anschlusselement, welches aus NCF750 gebildet ist und das hinteren Anschlusselement, welches aus SUS430 gebildet ist, aufweisen; alternativ kann der Metallanschluss aus einem vorderen Anschlusselement aus SUS631 und einem hinteren Anschlusselement aus SUS430 gebildet sein.
Der Gassensor, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist nicht auf einen Sauerstoffsensor beschränkt, sondern kann auch ein Gassensor zum Erfassen eines anderen Gases wie ein NOx-Sensor oder ein Wasserstoffsensors sein, solange der Gassensor die Metallanschlüsse enthält.
[Beschreibung der Bezugszeichen]

1: Gassensor; 3: metallische Schale; 5: Erfassungselement; 11: Hülse; 12: isolierenden Separator; 12a: Belüftungspfad; 13: vorderer Separator; 14: hinterer Separator; 37: Leitungsdraht; 37a: Kern; 41: Metallanschluss; 43: vorderes Anschlusselement; 43b: weiblicher Verbindungsabschnitt; 43e: Elementkontaktabschnitt; 43g: im Durchmesser-expandierter Abschnitt; 45: hinteres Anschlusselement; 45a: Signaldrahtverbindungsabschnitt; 45b: männlicher Verbindungsabschnitt; 45c: sich in dessen Durchmesser reduzierender Abschnitt; 101: zweiter Gassensor; 112: zweiter isolierender Separator; 113: dritter isolierender Separator; 114: zweiter hinterer Separator; 141: zweiter Metallanschluss; 143: zweites vorderer Separator; 143b: weiblicher Verbindungsabschnitt; 143e: Elementkontakabschnitt; 145: zweites hinteres Anschlusselement; 145a: Signaldrahtverbindungsabschnitt; 145b: männlicher Verbindungsabschnitt; und 145c: sich in dessen Durchmesser reduzierender Abschnitt.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016-084804 [0001]
JP 2002-323470 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS Z2241 [0016]

Claims

Gassensor (1, 101) enthaltend: ein Sensorelement (5) mit zumindest einem Elektrodenanschlussabschnitt (31, 32, 34, 35), durch den ein Detektionssignal, das ein Ergebnis der Detektion eines Zielgases anzeigt, von dem Sensorelement an eine externe Einrichtung ausgegeben wird oder durch den externer Strom oder Spannung in das Sensorelement eingegeben wird; einen Metallanschluss (41, 141), der elektrisch mit dem Elektrodenanschlussabschnitt des Sensorelements verbunden ist; und eine Signalleitung (37), die elektrisch mit dem Metallanschluss verbunden ist und einen Signalpfad zum Ausgeben des Detektionssignals an die externe Einrichtung bildet, wobei der Metallanschluss ein vorderes Anschlusselement (43, 143) umfasst, das mit dem Elektrodenanschlussabschnitt in Kontakt steht, und ein hinteres Anschlusselement (45, 145), das mit der Signalleitung verbunden ist; das vordere Anschlusselement einen weiblichen Verbindungsabschnitt (43b, 143b) aufweist; das hintere Anschlusselement einen männlichen Verbindungsabschnitt (45b, 145b) aufweist, der mit dem weiblichen Verbindungsabschnitt verbunden ist; das vordere Anschlusselement und das hintere Anschlusselement konfiguriert sind, dass der Elektrodenanschlussabschnitt und die Signalleitung elektrisch miteinander verbunden sind, wobei der männliche Verbindungsabschnitt und der weibliche Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind; und das vordere Anschlusselement aus einem Material gemacht ist, das eine bessere Hitzebeständigkeit und einer höhere 0,2% Streckgrenze aufweist als ein Material des hinteren Anschlusselementes.
Der Gassensor nach Anspruch 1, wobei der weibliche Verbindungsabschnitt (43b, 143b) und der männliche Verbindungsabschnitt (45b, 145b) Abschnitte aufweisen, die miteinander in Kontakt kommen, und in einer Richtung senkrecht zu einer Einführrichtung eine Querschnittsform eines Kreises oder eines regelmäßigen Polygon aufweisen.
Der Gassensor nach Anspruch 1, wobei das hintere Anschlusselement (45, 145) so ausgebildet ist, dass ein vorderer Endabschnitt des männlichen Verbindungsabschnitts (45b, 145b) sich in einer Vorwärtsrichtung in dessen Durchmesser verringert.
Der Gassensor nach Anspruch 1, wobei das vordere Anschlusselement (43) so ausgebildet ist, dass ein hinterer Endabschnitt des weiblichen Verbindungsabschnitts (43b) in einer rückwärtigen Richtung im Durchmesser zunimmt.
Der Gassensor nach Anspruch 2, wobei das hintere Anschlusselement so ausgebildet ist, dass ein vorderer Endabschnitt des männlichen Verbindungsabschnitts in dessen Vorwärtssrichtung sich in dessen Durchmesser verringert.
Der Gassensor nach Anspruch 2, wobei das vordere Anschlusselement derart ausgebildet ist, dass ein hinterer Endabschnitt des weiblichen Verbindungsabschnitts in einer rückwärtigen Richtung im Durchmesser zunimmt.
Der Gassensor nach Anspruch 3, wobei das vordere Anschlusselement so ausgebildet ist, dass ein hinterer Endabschnitt des weiblichen Verbindungsabschnitts in einer rückwärtigen Richtung im Durchmesser zunimmt.
Der Gassensor nach Anspruch 5, wobei das vordere Anschlusselement so ausgebildet ist, dass ein hinterer Endabschnitt des weiblichen Verbindungsabschnitts in einer rückwärtigen Richtung im Durchmesser zunimmt.