-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor mit einer Metallhülle, die ein Sensorelement hält, und sie betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des Gassensors.
-
Als verwandte Technik zur Herstellung eines Gassensors offenbart die nicht geprüfte
japanische Patentanmeldung Nr. 2001-249105 (nachfolgend als „
JP2001-249105 " bezeichnet), dass der Gassensor durch Montage eines Sensorelements an einer rohrförmigen Metallhülle hergestellt wird. Bei der Montage des Sensorelements an der rohrförmigen Metallhülle wird ein Spalt zwischen dem Sensorelement und der Metallhülle mit einem Dichtungselement wie Talk gefüllt und eine Keramikhülse wird an einem hinteren Ende des Dichtungselements platziert, dann wird ein hinteres Ende der Metallhülle in einer Radialrichtung nach innen gebördelt.
Ferner wird durch Herunterdrücken der Keramikhülse durch einen gebördelten Teil der Metallhülle hin zu einer oberen Endseite der Metallhülle das Dichtungselement zusammengedrückt, wodurch eine Luftdichtigkeit zwischen dem Sensorelement und der Metallhülle sichergestellt wird.
-
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Die Metallhülle wird durch Schmieden eines rohrförmigen Materials gebildet. Vermittels dieses Schmiedens kann die Metallhülle im Vergleich zu Schneid- bzw. Fräsvorgängen ohne Materialverschwendung gebildet werden.
Jedoch tritt bei der Herstellung der Metallhülle durch Schmieden eine Restspannung in der Metallhülle auf. Die Restspannung, die besonders an dem gebördelten Teil auftritt, wird anschließend freigegeben, wenn der Gassensor einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, und daher besteht eine Möglichkeit, dass aufgrund des Lockerns des gebördelten Teils die Dichtungsleistung zwischen dem Sensorelement und der Metallhülle verringert sein wird. Die vorliegende Erfindung erfolgte vor dem Hintergrund des obigen technischen Problems. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Gassensor sowie ein Verfahren zur Herstellung des Gassensors anzugeben, die in der Lage sind, die Verringerung der Dichtungsleistung zwischen dem Sensorelement und der Metallhülle zu unterbinden.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Gassensor auf: ein Sensorelement, das sich in einer Achsenrichtung erstreckt und an seiner oberen Endseite einen Detektionsabschnitt aufweist, der Gas detektiert; eine rohrförmige Metallhülle, die einen Umfang in Radialrichtung des Sensorelements umschließt und das Sensorelement hält, wobei die Metallhülle aus rostfreiem Stahl gefertigt ist und aufweist (a) einen Kremp-Abschnitt, der in einer Radialrichtung nach außen absteht, und (b) einen Bördelungsabschnitt, der an einer hinteren Endseite der Metallhülle gebildet ist; und ein Dichtungselement, das zwischen dem Sensorelement und der Metallhülle platziert ist, und wobei der Bördelungsabschnitt in der Radialrichtung nach innen gebogen ist und ein hinteres Ende des Dichtungselements hin zu der oberen Endseite herunterdrückt, und eine Mikrovickershärte eines Querschnitts entlang der Achsenrichtung des Bördelungsabschnitts 140 bis 210 Hv beträgt.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Gassensors, wobei der Gassensor ein Sensorelement aufweist, das sich in einer Achsenrichtung erstreckt und an seiner oberen Endseite einen Detektionsabschnitt aufweist, der Gas detektiert, eine rohrförmige Metallhülle, die einen Umfang in Radialrichtung des Sensorelements umschießt und das Sensorelement und ein Dichtungselement hält, das zwischen dem Sensorelement und der Metallhülle platziert ist, umfasst das Verfahren: einen Schmiedevorgang, bei dem rohrförmiges rostfreies Stahlmaterial geschmiedet wird und ein Schmiedekörper gebildet wird, der später zu der Metallhülle wird; einen Vorgang zur Herstellung eines Proto-Metall-Hüllenkörpers, bei dem der Schmiedekörper endbearbeitet wird und ein Proto-Metall-Hüllenkörper mit einem Kremp-Abschnitt, der in einer Radialrichtung nach außen vorsteht, und einem Proto-Bördelungsabschnitt, der zu einer hinteren Endseite des Proto-Metall-Hüllenkörpers vorsteht, gebildet wird; einen Erwärmungsvorgang, bei dem der Schmiedekörper oder der Proto-Metall-Hüllenkörper erwärmt wird; einen Vorgang zur Platzierung des Dichtungselements, der das Dichtungselement zwischen dem Sensorelement und dem Proto-Metall-Hüllenkörper, die den Erwärmungsvorgang durchlaufen haben, platziert; und einen Montagevorgang, der den Proto-Bördelungsabschnitt in der Radialrichtung nach innen biegt und einen Bördelungsabschnitt bildet, und ein hinteres Ende des Dichtungselements hin zu der oberen Endseite herunterdrückt und das Sensorelement an der Metallhülle montiert.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Verringerung der Dichtungsleistung zwischen dem Sensorelement und der Metallhülle zu unterbinden.
-
Die anderen Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verstanden.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine Schnittansicht eines Gassensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- Die 2A bis 2E sind Zeichnungen, die Herstellungsvorgänge des Gassensors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
- 3 ist eine Zeichnung, die Vorgänge im Anschluss an die 2A bis 2E zeigt.
- 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Herstellungsvorgänge des Gassensors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Nun wird ein Gassensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht des Gassensors 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Wie in 1 dargestellt weist der Gassensor (ein Luft/Kraftstoff-Gemisch-Sensor mit weiter Reichweite) 1 ein Sensorelement 21, einen Halter (Keramikhalter) 30 mit einer Durchgangsöffnung 32, in die das Sensorelement 21 in einer O-Achsenrichtung eingeführt ist, und eine Metallhülle 11 auf, die einen Umfang in Radialrichtung des Keramikhalters 30 umschließt.
Ein oberer Endseitenabschnitt des Sensorelements 21, wo ein Detektionsabschnitt 22 gebildet ist, steht von dem Keramikhalter 30 hin zu einem oberen Ende vor. Das Sensorelement 21, das in die Durchgangsöffnung 32 eingeführt ist, wird auf diese Weise innerhalb der Metallhülle 11 gesichert, wobei eine Luftdichtigkeit in oberen und hinteren Richtungen durch Kompression des Dichtungselements (in der vorliegenden Ausführungsform Talk) 41 sichergestellt ist, das an einer hinteren Endflächenseite (eine obere Seite in 1) des Keramikhalters 30 in den oberen und hinteren Richtungen durch eine Hülse 43 aus einem Isolationsmaterial und eine Ringscheibe 45 platziert wird.
Hierbei steht ein Teil einer Seite des hinteren Endes 29, einschließlich dem hinteren Ende 29, des Sensorelements 21 von der Hülse 43 und der Metallhülle 11 hin zu der hinteren Seite vor. Und Anschlussmetalle 75, die an oberen Enden von jeweiligen Leitungsdrähten 71 bereitgestellt sind, die durch ein elastisches Element 85 nach außen gezogen sind, werden an Elektrodenanschlüssen 24, die an dem Seitenabschnitt des hinteren Endes 29 gebildet sind, vermittels Presspassung angeordnet, wodurch zwischen ihnen eine elektrische Verbindung hergestellt wird. Der Seitenabschnitt des hinteren Endes 29, einschließlich dieser Elektrodenanschlüsse 24, des Sensorelements 21 ist mit einem Außenzylinder 81 bedeckt. Einzelheiten werden nachfolgend beschrieben.
-
Das Sensorelement 21 erstreckt sich in einer O-Achsen-Richtung und hat eine Bindeblechform (eine Plattenform), wobei an einer oberen Endseite (einer Unterseite in 1) des Sensorelements 21, die hin zu einem Messobjekt gerichtet ist, der Detektionsabschnitt 22 durch Detektionselektroden etc. (nicht dargestellt) gebildet ist und eine spezifische Gaskomponente in einem gemessenen Gas detektiert. Das Sensorelement 21 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und seine Form ist die gleiche (also ein Rechteck mit konstanter Größe) sowohl in den oberen als auch hinteren Richtungen. Dieses lange schmale Sensorelement 21 ist vorwiegend aus Keramik (einem Festkörperelektrolyt etc.) hergestellt. Das Sensorelement 21 selbst ist das gleiche wie ein wohlbekanntes Sensorelement. Ein Paar von Detektionselektroden, die den Detektionsabschnitt 22 bilden, sind an einem oberen Endseitenabschnitt des Festkörperelektrolyts (einem Festkörperelektrolytelement) angeordnet, wohingegen an dem hinteren Endseitenabschnitt die Elektrodenanschlüsse 24, mit denen die Leitungsdrähte 71 zur Ausgabe einer Detektion verbunden ist, derart bereitgestellt sind, dass sie an dem hinteren Endseitenabschnitt freiliegen.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Heizeinrichtung (nicht dargestellt) an einer Innenseite des oberen Endseitenabschnitts des Keramikelements geschichtet auf dem Festkörperelektrolyt (Festkörperelektrolytelement) des Sensorelements 21 angeordnet, und der Elektrodenanschluss 24, an den der Leitungsdraht 71 zum Anlegen von Spannung an diese Heizeinrichtung angeschlossen ist, ist bereitgestellt, so dass er an dem hinteren Endseitenabschnitt freiliegt. Hierbei sind diese Elektrodenanschlüsse 24 als Rechteck ausgebildet, das sich in einer Längsrichtung erstreckt, obgleich diese nicht dargestellt sind. Zum Beispiel sind zwei oder drei Elektrodenanschlüsse in einer Seitenrichtung auf einer Bindeblech-förmigen breiten Oberfläche (auf beiden Oberflächen) an dem Seitenabschnitt des hinteren Endes 29 des Sensorelements 21 angeordnet. Der Detektionsabschnitt 22 des Sensorelements 21 ist mit einer porigen Schutzschicht 23 aus Aluminiumdioxid oder Aluminiumdioxid bedeckt.
-
Die Metallhülle 11 ist aus einem rohrförmigen oder zylindrischen rostfreien Stahl gebildet, dessen Durchmesser in den oberen und hinteren Richtungen konzentrisch verändert wird. Die Metallhülle 11 hat an ihrer oberen Endseite einen zylindrischen, ringförmigen Abschnitt mit kleinem Durchmesser (nachfolgend auch Zylinderabschnitt genannt) 12, auf dem nachfolgenden genannte Protektoren 51 und 61 fest angefügt werden. Die Metallhülle 11 hat ebenfalls einen Außenumfangsoberfläche auf einer hinteren Seite (eine obere Seite in 1) in Bezug auf den ringförmigen Abschnitt 12, einen Gewindeabschnitt 13 mit einem größeren Durchmesser als jenem des ringförmigen Abschnitt 12 zur Befestigung an einer Abgasleitung eines Motors. Zudem hat die Metallhülle 11 auf einer hinteren Seite bezüglich des Gewindeabschnitts 13 einen polygonalen Kremp-Abschnitt 14, der derart gebildet ist, dass er in einer Radialrichtung nach außen absteht, so dass der Gassensor 1 in die Motorabgasleitung durch den Gewindeabschnitt 13 eingeschraubt werden kann.
Ferner ist auf einer hinteren Seite bezüglich dieses Kremp-Abschnitts 14 ein zylindrischer Abschnitt 15 bereitgestellt, auf den ein Schutzzylinder (der Außenzylinder) 81, der die hintere Seite des Gassensors 1 bedeckt, aufgesetzt und geschweißt ist. Auf einer hinteren Seite bezüglich des zylindrischen Abschnitts 15 ist ein dünnerer Kremp-Abschnitt (ein Biegeabschnitt) 16 bereitgestellt, dessen Außendurchmesser kleiner als jener des zylindrischen Abschnitts 15 ist. Hierbei ist in 1 dieser Kremp-Abschnitt 16 nach innen gebogen, weil 1 einen Zustand zeigt, bei dem der Bördelungsabschnitt 16 gebördelt ist. Ferner ist eine Dichtung 19, die, wenn sie geschraubt ist als Dichtung dient, an einer Unterseite des Kremp-Abschnitts 14 befestigt.
Die Metallhülle 11 ist mit einer Innenöffnung 18 versehen, die die Metallhülle 11 in der O-Achsenrichtung durchdringt, versehen. Die Innenöffnung 18 hat an ihrer Innenumfangsseite einen gestuften Abschnitt (einen geneigten Abschnitt) 17, der in der Radialrichtung von der hinteren Endseite hin zu der oberen Endseite nach innen verjüngt ist. Es wird ein rostfreier Stahl SUS430 etc. verwendet, um die Metallhülle 11 zu bilden.
-
Der Keramikhalter 30, der aus einer Isolierungskeramik (z.B. Aluminiumdioxid) gebildet ist und als im Wesentlichen kurzer Zylinder ausgebildet ist, ist innerhalb der Metallhülle 11 angeordnet. Der Keramikhalter 30 hat eine dem oberen Ende zugewandte Fläche 30a, die hin zu dem oberen Ende als sich verjüngend ausgebildet ist. Die Positionierung des Keramikhalters 30 erfolgt innerhalb der Metallhülle 11, indem er durch das Dichtungselement 41 von der hinteren Endseite heruntergedrückt wird, wobei ein Außenumfangsseitenabschnitt der dem oberen Ende zugewandten Fläche 30a mit dem gestuften Abschnitt 17 in Kontakt ist, und auch ein Spalt zwischen dem Keramikhalter 30 und der Metallhülle 11 verschwindet.
Die Durchgangsöffnung 32 hingegen ist in einem Zentrum des Keramikhalters 30 bereitgestellt. Und eine Öffnung der Durchgangsöffnung 32 besitzt eine rechteckige Form, die im Wesentlichen die gleiche Größe hat wie ein Querschnitt des Sensorelements 21, so dass das Sensorelement 21 spaltfrei in die Durchgangsöffnung 32 eingeführt wird.
-
Ein Spalt zwischen einer Außenfläche des Sensorelements 21 an der hinteren Endseite des Keramikhalters 30 und einer Innenfläche der Metallhülle 11 ist mit dem Dichtungselement 41 gefüllt. Ferner ist die Hülse 43 an einem hinteren Ende einer verdichteten Pulvers 37 platziert. Nun wird der Bördelungsabschnitt 16 der Metallhülle 11 gebördelt, so dass er in der Radialrichtung nach innen gebogen ist, und der Bördelungsabschnitt 16 drückt das Dichtungselement 41 hin zu der oberen Endseite durch die Ringscheibe 45 und die Hülse 43 herunter. Vermittels dieser Ausgestaltung wird das Dichtungselement 41 zwischen der Hülse 43 und dem Keramikhalter 30 komprimiert, und füllt den Spalt zwischen dem Sensorelement 21 und der Metallhülle 11. Die Dichtung zwischen dem Sensorelement 21 und der Metallhülle 11 und die Befestigung des Sensorelements 21 innerhalb der Metallhülle 11 erfolgt auf diese Weise.
-
Das Sensorelement 21 wird in die Durchgangsöffnung 32 des Keramikhalters 30 eingeführt, und das obere Ende des Sensorelements 21 steht von dem Keramikhalter 30 vor und steht ferner von einem oberen Ende 12a der Metallhülle 11 hin zu dem oberen Ende vor. In der vorliegenden Ausführungsform wird der obere Endabschnitt des Sensorelements 21 mit zylindrisch geformten Protektoren (Schutzabdeckungen) mit geschlossenem Boden 51 und 61 bedeckt, die eine Doppelschutzstruktur bilden und Belüftungsöffnungen (Luftlöcher) 56 und 67 aufweisen. Wie oben erwähnt wird ein hinteres Ende des Protektors 51, der sich auf einer Innenseite befindet, auf den Zylinderabschnitt 12 der Metallhülle 11 platziert, und mit dem Zylinderabschnitt 12 der Metallhülle 11 verschweißt. Die Belüftungsöffnungen 56 sind zum Beispiel an acht Positionen an der hinteren Endseite des Protektors 51 in einer Umfangsrichtung des Protektors 51 bereitgestellt. Hingegen sind an einer oberen Endseite des Protektors 51 zum Beispiel Ausstoßlöcher 53 an vier Positionen in der Umfangsrichtung des Protektors 51 bereitgestellt.
Der Protektor 61, der sich auf einer Außenseite befindet, wird auf dem Protektor 51, der sich auf der Innenseite befindet, platziert, und mit dem Zylinderabschnitt 12 (dem Protektor 51) gleichzeitig verschweißt. Die Belüftungsöffnungen 67 des Protektors 61 sind zum Beispiel an acht Positionen an einem oberen Endseitenabschnitt des Protektors 61 in einer Umfangsrichtung des Protektors 61 bereitgestellt. Eine Ausleitungsöffnung 69 ist in einem Zentrum eines Bodens eines oberen Endes des Protektors 61 bereitgestellt.
-
Ferner werden, wie in 1 dargestellt, die Anschlussmetalle 75, die an den oberen Enden der jeweiligen Leitungsdrähte 71 bereitgestellt sind, die durch das elastische Element 85 nach außen gezogen werden, vermittels Presspassung auf den Elektrodenanschlüssen 24 platziert, die am Seitenabschnitt des hinteren Endes 29 des Sensorelements 21 ausgebildet sind, durch eine Federfunktion von jedem Anschlussmetall 75, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen ihnen gebildet wird. Die Anschlussmetalle 75, die diese Presspassungsabschnitte aufweisen, sind derart angeordnet, dass sie einander in Aufnahmeteilen, die in einem Isolationsseparator 91 gebildet sind, der innerhalb des Außenzylinders 81 des Gassensors 1 bereitgestellt ist, zugewandt sind. Hierbei wird eine Bewegung in der Radialrichtung und zu der oberen Endseite des Separators 91 durch ein Halteelement 82 beschränkt, das innerhalb des Außenzylinders 81 befestigt ist, durch Quetschen etc. Durch Platzieren eines oberen Endabschnitts dieses Außenzylinders 81 auf den zylindrischen Abschnitt 15, der sich auf der hinteren Endseite der Metallhülle 11 befindet und Verschweißen des oberen Endabschnitts dieses Außenzylinders 81 mit dem zylindrischen Abschnitt 15 wird eine hintere Seite des Gassensors 1 hermetisch verschlossen.
Wie oben erwähnt werden die Leitungsdrähte 71 nach außen durch das elastische Element (z.B. Gummi) 85 herausgezogen, das auf einer Innenseite eines hinteren Endabschnitts (einem zylindrischer Abschnitt 83 mit kleinem Durchmesser) des Außenzylinders 81 bereitgestellt ist. Durch Quetschen des zylindrischen Abschnitts 83 mit kleinem Durchmesser und Komprimieren des elastischen Elements 85 wird eine Luftdichtigkeit dieses Abschnitts beibehalten.
-
Auf einer hinteren Endseite bezüglich der Mitte in der O-Achsenrichtung des Außenzylinders 81 ist ein gestufter Abschnitt 81d mit einem großen Durchmesser an dessen oberer Endseite ausgebildet, und eine Innenfläche dieses gestuften Abschnitts 81d trägt den Separator 91, um ein hinteres Ende des Separators 91 gegen die Oberseite zu drücken. Ferner ist der Separator 91 vorgesehen, der an seinem Außenumfang mit einem Kragen 93 versehen und wird von dem gestuften Abschnitt 81d und dem Halteelement 82 in der O-Achsenrichtung mit dem Kragen 93 an dem Halteelement 82 anliegend innerhalb des Außenzylinders 81 befestigt.
-
Hierbei wird angemerkt, dass die vorliegenden Erfindung auf der Annahme basiert, dass die Metallhülle 11 durch Schmieden hergestellt wird, und die vorliegende Erfindung umfasst nicht einen Fall, bei dem die Metallhülle 11 nur durch Schneiden bzw. Fräsen ohne Schmieden hergestellt wird. Auch in dem Fall, bei dem die Metallhülle 11 nur durch Fräsen ohne Schmieden hergestellt wird, könnte eine Mikrovickershärte eines Querschnitts des Bördelungsabschnitts 16 140 bis 210 Hv betragen. Da jedoch die Metallhülle 11 nicht durch Schmieden hergestellt wird, ist eine Restspannung klein, und daher entsteht in diesem Fall nicht das Problem, dass sich der Bördelungsabschnitt 16 durch die Tatsache löst, dass der Gassensor hohen Temperaturen ausgesetzt wird. Deshalb trifft die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Fall zu.
Eine Tatsache, dass die Metallhülle 11 durch Schmieden hergestellt wird, kann durch eine Werkzeugmarkierung beurteilt werden, die in der Mitte des Innenlochs 18 der Metallhülle 11 gebildet ist, oder danach beurteilt werden, ob es eine Markierung oder Spur eines nachfolgend genannten Stanzens um das obere Ende der inneren Öffnung 18 der Metallhülle 11 gibt.
-
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Gassensors 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 2A bis 2E bis 4 beschrieben.
Die 2A bis 2E und 3 sind Zeichnungen, die Herstellungsvorgänge des Gassensors 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 4 ist ein Ablaufdiagram, das die Herstellungsvorgänge des Gassensors 1 zeigt.
Zunächst wird wie in den 2A bis 2E dargestellt ein rohrförmiges Edelstahlmaterial 10 hergestellt (2A), und durch Schmieden des Edelstahlmaterials 10 wird ein geschmiedeter Körper bzw. Schmiedekörper 11x0 erhalten (2B, ein Schritt 102 in 4). Dieser geschmiedete Körper 11x0 hat zumindest einen Proto-Kremp-Abschnitt 14x0, der später zu dem Kremp-Abschnitt 14 wird, und hat ebenfalls an einem Abschnitt, der nahe an einem oberen Ende des geschmiedeten Körpers 11x0 ist, einen ringförmigen Proto-Abschnitt 12x0, der später zu dem ringförmigen Abschnitt 12 wird.
Eine Werkzeugmarkierung T, der eine Vielzahl von Malen, die ein Stanzvorgang ausgeführt wird, ist um die Mitte in einer Achsenrichtung an einer Innenumfangsseite des geschmiedeten Körpers 11x0 gebildet. Ferner ist eine Innenfläche an der oberen Endseite des geschmiedeten Körpers 11x0 nicht geöffnet, jedoch bildet sich ein überschüssiges Material E, wie ein Deckel, der sich in Radialrichtung erstreckt, an der oberen Endseite des Schmiedekörpers 11x0.
-
Als nächstes wird das überschüssige Material E durch Durchführen des Stanzvorgangs an der Innenfläche des Schmiedekörpers 11x0 gestanzt, und ein gestanzter Körper 11x1 wird erhalten (Stanzvorgang; 2C, ein Schritt 103 in 4). Hierbei sind ein ringförmiger Proto-Abschnitt 12x1 und ein Proto-Kremp-Abschnitt 14x1 im Wesentlichen die gleichen wie der ringförmige Proto-Abschnitt 12x0 bzw. der Proto-Kremp-Abschnitt 14x0. Ferner ist an einer Innenumfangsfläche des ringförmigen Protoabschnitts 12x1 eine Markierung oder Spur P des Stanzens, die die Kontinuität einer Schnittfläche und einer ausgebrochenen Fläche zeigt, gebildet.
Im Anschluss erfolgt als abschließende Bearbeitung ein Vorgang, bei dem eine Außenfläche des gestanzten Körpers 11x1 einem Fräsvorgang M unterzogen wird, und ein Abschnitt, der später der Gewindeabschnitt 13 wird, durchläuft einen Walz-Gewindebildungsvorgang RL, und dann wird ein Proto-Metallhüllenkörper 11x2 erhalten (Vorgang zur Herstellung eines Proto-Metallhüllenkörpers; 2D und 2E, Schritt 104 in 4). Dieser Proto-Metallhüllenkörper 11x2 hat zumindest einen Kremp-Abschnitt 14 mit der gleichen Form wie jener der Metallhülle 11, und hat ebenfalls einen ringförmigen Abschnitt 12 und einen Gewindeabschnitt 13 mit den gleichen Formen wie jenen der Metallhülle 11. Jedoch wird ein Proto-Bördelungsabschnitt 16x noch nicht gebördelt, sondern erstreckt sich in der O-Achsenrichtung, und hat daher eine rohrförmige Form, wie in 2E dargestellt. Dieser Punkt unterscheidet sich von dem Bördelungsabschnitt 16 der Metallhülle 11 nach der Montage an den Gassensor 1.
-
Als nächstes wird der Proto-Metallhüllenkörper 11x2 einem Erwärmungsvorgang unterzogen (einen Erwärmungsvorgang; einen Schritt 106 in 4). Als Bedingung der Erwärmungsvorgangs wird bestimmt, dass eine Mikrovickershärte eines Querschnitts entlang der Achsenrichtung des Bördelungsabschnitts 140 bis 210 Hv beträgt. Wenn der Bördelungsabschnitt (der Proto-Bördelungsabschnitt 16x) keinem Erwärmungsvorgang unterzogen wird, da eine Festigkeit des Bördelungsabschnitts nach dem Schmieden hoch ist, wenn dieser bei Verwendung des Gassensors 1 einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, besteht die Möglichkeit, dass der Bördelungsabschnitt 16 sich lockert und dass die Dichtungsleistung zwischen dem Sensorelement 21 und der Metallhülse 11 abnimmt. Wird der Bördelungsabschnitt (der Proto-Bördelungsabschnitt 16x) hingegen einer Überhitzung unterzogen wird, erweicht der Bördelungsabschnitt und eine Härte des Bördelungsabschnitts ist zu gering.
In dem Fall, bei dem die Metallhülse 11 durch Schmieden hergestellt wird, verbleibt, wenn der Erwärmungsvorgang nicht durchgeführt wird, die Restspannung an dem Bördelungsabschnitt. Wenn dann der Gassensor 1 danach einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, wird die Restspannung freigesetzt, und folglich lockert sich der Bördelungsabschnitt. Daher wird der Bördelungsabschnitt (der Proto-Bördelungsabschnitt 16x) der Metallhülse 11 (der Proto-Metallhülse 11x2), der durch Schmieden hergestellt wurde, dem Erwärmungsvorgang unterzogen, bevor der Bördelungsabschnitt gebördelt wird, und die Restspannung wird freigesetzt. Durch Bördeln des Bördelungsabschnitts (des Proto-Bördelungsabschnitts 16x) nach dem Freisetzen von Restspannung kann die Abnahme der Dichtungsleistung des Dichtelements zwischen dem Sensorelement 21 und der Metallhülse unterbunden werden, selbst wenn der Gassensor 1 (der Bördelungsabschnitt 16) hohen Temperaturen ausgesetzt wird, was der Tatsache geschuldet ist, dass der Bördelungsabschnitt 16 sich lockert.
-
Der Erwärmungsvorgang kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt durchgeführt werden, nachdem der Schmiedevorgang durchgeführt wurde. Dabei kann eine Möglichkeit bestehen, dass das Schneiden und das Gewindewalzen sich schwierig gestalten, wenn das Material erweicht, wenn die abschließende Bearbeitung durchgeführt werden kann, nachdem der Schmiedekörper 11x0 die Wärmebehandlung durchlaufen hat, wenn das Material erweicht, wenn die abschließende Bearbeitung durchgeführt wird, besteht die Möglichkeit, dass das Fräsen und das Gewindewalzen sich schwierig gestalten. Daher ist es wünschenswert, dass der Erwärmungsvorgang an dem Proto-Metall-Hüllenkörper 11x2 durchgeführt wird, der die anschließende Bearbeitung durchlaufen hat.
-
Im Anschluss werden, von der Oberseite her kommend, der Keramikhalter 30, das Dichtungselement 41 und die Hülse 43 zwischen dem Sensorelement 21 und dem Proto-Metall-Hüllenkörper 11x2 angeordnet, der dem Erwärmungsvorgang unterzogen wurde, und die Ringscheibe 45 wird an einem hinteren Ende der Hülse 43 platziert (Dichtungselement-Anordnungsvorgang; 3, Schritt 108 in 4).
Danach wird dadurch, dass der Proto-Bördelungsabschnitt 16x in Radialrichtung nach innen gebogen wurde, der Bördelungsabschnitt 16 gebildet (vgl. 1). Und es wird, indem ein hinteres Ende des Dichtungselements 41 nach unten hin zu Seite des oberen Endes durch die Hülse 43 hinuntergedrückt wird, das Sensorelement 21 an der Metallhülle 11 montiert (Montagevorgang; 3; Schritt 110 in 4).
Konkret wird, wenn der Montagevorgang durchgeführt wird, das Dichtungselement 41 zwischen dem Sensorelement 21 und dem Proto-Metall-Hüllenkörper 11x2 angeordnet, der dem Erwärmungsvorgang unterzogen wurde, und zuvor wird das Dichtungselement 41 zusammengedrückt. Dann wird die Ringscheibe 45 an dem hinteren Ende der Hülse 43 platziert. In diesem Zustand wird der Proto-Metall-Hüllenkörper 11x2, der das Sensorelement 21 hält, von einer Installations-Spannvorrichtung 210 gelagert und gesichert. Wenn der Proto-Metall-Hüllenkörper 11x2, der das Sensorelement 21 hält, gelagert wird, kommt eine Unterseite des Bördelungsabschnitts 14 der Metallhülle 11 in Kontakt mit einem Positionierabschnitt 210a, der eine Oberseite der Installations-Spannvorrichtung 210 ist. Dann wird der Proto-Bördelungsabschnitt 16x durch Zusammendrücken des Proto-Bördelungsabschnitts 16x an der oberen Endseite durch eine Bördelmatrize 212 nach innen gebördelt. Dabei wird das Dichtungselement 14 weiter zusammengedrückt, und Teile einschließlich dem Sensorelement 21 und die Hülle 43 etc. sind innerhalb der Metallhülse 11 befestigt.
-
Schließlich wird eine Baugruppe, in der das elastische Element 85, die Anschlussmetalle 75, die Leitungsdrähte 71, der Isolationsseparator 91 und das Halteelement 82 aufgenommen sind, auf den zylindrischen Abschnitt 15 aufgesetzt, der sich auf der Seite des hinteren Endes der Metallhülse 11 befindet, und das Halteelement 82 wird zusammen mit dem Außenzylinder 81 gequetscht, obgleich diese Vorgänge nicht dargestellt sind.
Dann wird durch Durchführen von Laserschweißen an dem oberen Endabschnitt des Außenzylinders 81 über den gesamten Umfang der Außenumfangsfläche der Metallhülse 11 der Außenzylinder 81 an der Metallhülse 11 befestigt. Ferner wird das elastische Element 85 gequetscht, nachdem es an das hintere Ende des Außenzylinders 81 montiert wurde.
Der Gassensor 1 der vorliegenden Ausführungsform wird auf diese Weise (Schritt 112 in 4) vervollständigt.
-
Der Gassensor der vorliegenden Erfindung umfasst alle Ausgestaltungsmodifizierungen und Entsprechungen, die dem technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung entsprechen.
-
Das Sensorelement ist nicht auf einen Sensor beschränkt, der eine Sauerstoffkonzentration misst, sondern es kann ein Sensor, der eine Konzentration von Stickoxiden (NOx) oder Kohlenwasserstoff (HC) misst, verwendet werden. Eine Form des Sensorelements könnte röhrenförmig oder zylindrisch sein.
-
Die abschließende Bearbeitung bei dem Verfahren zur Herstellung des Proto-Metall-Hüllenkörpers ist nicht auf die Fräsbehandlung und den Gewindewalzvorgang beschränkt. Ein Verfahren, das den Proto-Metallhüllenkörper in eine Außenform der Metallhülle 11 bringt, kann als abschließende Bearbeitung angewendet werden.
-
Das Dichtelement ist nicht auf Talk beschränkt, sondern es könnte ein Element verwendet werden, das verformt wird, indem des von dem Bördelungsabschnitt nach unten gedrückt wird, und dann eine Dichtungsfunktion hat.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gassensor
- 11
- Metallhülse
- 11x0
- Schmiedekörper
- 11x2
- Proto-Metall-Hüllenkörpers
- 14
- Kremp-Abschnitt
- 14L
- Kornstrom (Faserverlauf)
- 16
- Kremp-Abschnitt
- 16x
- Proto-Bördelungsabschnitt
- 21
- Sensorelement
- 22
- Detektionsabschnitt
- 41
- Dichtungselement
- O
- Achse
-
Die gesamten Inhalte der
japanischen Patentanmeldungen Nr. 2018-040447 , eingereicht am 7. März 2018, werden hier durch Bezugnahme aufgenommen.
-
Obgleich die Erfindung obenstehend unter Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsform werden einem Fachmann angesichts der obigen Lehre nahegelegt. Der Rahmen der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche definiert.
-
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 2001249105 [0002]
- JP 2018040447 [0028]
