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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor wie etwa einen Gassensor zum Erfassen einer Erfassungszielsubstanz. Nachstehend bezieht sich der Ausdruck „vorn“ auf eine Erfassungsseite in Bezug auf die Richtung einer Achse des Sensors; und bezieht sich der Ausdruck „hinten“ auf eine der Vorderseite entgegengesetzte Seite.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Ein Sensor ist an einem Auspuffrohr eines Kraftfahrzeugs angebracht, um die Konzentration einer Erfassungszielgaskomponente in einem Abgas zu erfassen. Dieser Sensor weist ein Gummidichtungselement auf, das an seiner hinteren Endseite angeordnet ist, um an der Innenseite des Sensors eine Dichtung bereitzustellen; und ein Leitungskabel, das durch das Dichtungselement hindurch eingesetzt ist und aus dem Sensor geführt ist. Das Dichtungselement weist jedoch im Allgemeinen eine geringe Wärmebeständigkeit auf, so dass die Dichtung des Sensors bei einer Langzeitverwendung des Sensors in einer Hochtemperaturumgebung durch eine Schädigung des Dichtungselements unter Einwirkung der Strahlungswärme von außen beeinträchtigt werden kann. Ferner kann die Isolierfähigkeit des Leitungskabels aufgrund des Schmelzens eines Isolierüberzugs des Leitungskabels durch die Wärme beeinträchtigt werden.
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Als eine Lösung für die obigen Probleme beschreibt das Journal of Technical Disclosure Nr. 2011-500826 eine Verbesserungstechnik für den Sensor, wobei eine Wärmeabschirmröhre so angeordnet ist, dass sie das Dichtungselement und das Leitungskabel umgibt, und durch Passen eines zylinderförmigen Fixierelements (als „Halter“ bezeichnet) aus einem wärmebeständigen Harz in ein hinteres Ende der Wärmeabschirmröhre und Einsetzen des Leitungskabels durch den Halter auf eine kontaktlose Weise an dem Leitungskabel fixiert ist. Bei der offenbarten Technik ist ein Kabelbinder an einem Teil des aus einem hinteren Ende des Halters geführten Leitungskabels fixiert, um durch einen Kontakt des Kabelbinders mit dem hinteren Ende des Halters eine Bewegung des Halters zu verhindern.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Doch die gewöhnliche Art von Kabelbindern weist ebenfalls eine generell geringe Wärmebeständigkeit auf. Daher kann es sein, dass die Verwendung des Sensors in einer Hochtemperaturumgebung schwierig ist oder das Problem besteht, dass der Halter und die Wärmeabschirmröhre von der hinteren Endseite des Sensors gleiten können, wenn sich der Kabelbinder während der Hochtemperaturverwendung lockert und abfällt. Zudem ist der Halter hart und verformt er sich nicht, so dass es schwierig ist, das Leitungskabel durch den Halter selbst zu halten. Wenn sich der Kabelbinder lockert, bewegt sich der Halter leicht in Bezug auf das Leitungskabel, wodurch eine Bewegung der Wärmeabschirmröhre gestattet wird.
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Angesichts des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor bereitzustellen, der geeignet ist, eine Wärmeabschirmröhre verlässlich in Position zu halten und eine Verbesserung der Wärmebeständigkeit zu erzielen.
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Nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor bereitgestellt, aufweisend: einen Sensorkörper mit einem zylinderförmigen Gehäuse, das sich in einer Richtung einer Achse des Sensors erstreckt, und einem Sensorelement, das in dem Gehäuse untergebracht ist und zur Erfassung einer Erfassungszielsubstanz ausgebildet ist; Leitungsdrähte, die elektrisch an das Sensorelement angeschlossen sind und sich von der Innenseite zu der Außenseite des Gehäuses erstrecken; ein Dichtungselement, das in einem hinteren Endabschnitt des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Leitungsdrähte durch das Dichtungselement eingesetzt sind; und eine zylinderförmige Wärmeabschirmröhre, die an einer Außenfläche des Gehäuses gehalten wird und sich von einem hinteren Ende des Gehäuses so nach hinten erstreckt, dass sie das gesamte Dichtungselement und Teile der Leitungsdrähte, die außerhalb des Gehäuses frei liegen, in der Umfangsrichtung umgibt, wobei der Sensor ferner eine zylinderförmige Röhrenkappe aus einem elastischen Material aufweist und so angeordnet ist, dass sie eine Bewegung der Wärmeabschirmröhre nach hinten beschränkt, wobei in der Röhrenkappe wenigstens eine Leitungsdrahteinsetzöffnung, durch die die Leitungsdrähte eingesetzt sind, gebildet ist, und wobei die Röhrenkappe im Durchmesser verringert ist und an den Leitungsdrähten gehalten wird.
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Bei dem ersten Gesichtspunkt ist wie oben erwähnt der Durchmesser der Röhrenkappe verringert, während die Leitungsdrähte durch die Leitungsdrahteinsetzöffnung der Röhrenkappe eingesetzt sind. Durch diese Durchmesserverringerung der Röhrenkappe wird eine Innenwand der Leitungsdrahteinsetzöffnung sicher in einen engen Kontakt mit Außenflächen der Leitungsdrähte gebracht, sodass die Röhrenkappe an den Leitungsdrähten zurückgehalten wird. Selbst wenn eine Außenkraft in der Richtung der Achse ausgeübt wird, ist es unwahrscheinlich, dass die Röhrenkappe in Bezug auf die Leitungsdrähte bewegt wird. Es ist daher möglich, die Röhrenkappe verlässlich zu halten, das heißt, die Wärmeabschirmröhre verlässlich in Position zu halten, indem eine Bewegung der Wärmeabschirmröhre nach hinten durch die Röhrenkappe beschränkt wird. Folglich wird die Wärmebeständigkeit des Sensors verbessert.
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Nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben beschriebener Sensor bereitgestellt, wobei wenigstens ein hinterer Endabschnitt der Röhrenkappe eine Außenfläche aufweist, die hinter der Wärmeabschirmröhre frei liegt, wobei der Sensor ferner ein Befestigungselement umfasst, das so auf die frei liegende Außenfläche der Röhrenkappe gepasst ist, dass der Durchmesser der Röhrenkappe durch das Befestigungselement verringert ist und sie dadurch an den Leitungsdrähten gehalten wird, und wobei an dem vorderen Endabschnitt der Röhrenkappe entweder eine nach vorn gewandte Fläche, die mit einer nach hinten gewandten Fläche der Wärmeabschirmröhre in Kontakt gebracht ist, um eine Bewegung der Wärmeabschirmröhre nach hinten zu beschränken, oder ein Einsetzabschnitt, der in einen hinteren Endabschnitt der Wärmeabschirmröhre eingesetzt ist und an einer Seitenwand der Wärmeabschirmröhre zurückgehalten wird, um eine Bewegung der Wärmeabschirmröhre nach hinten zu beschränken, gebildet ist.
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Bei dem zweiten Gesichtspunkt wird der Durchmesser der Röhrenkappe durch das Befestigungselement stark verringert. Es ist daher möglich, die Röhrenkappe verlässlicher an den Leitungsdrähten zu halten und die Wärmeabschirmröhre verlässlicher in Position zu halten.
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Nach einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben beschriebener Sensor bereitgestellt, wobei an einem vorderen Endabschnitt der Röhrenkappe ein Einsetzabschnitt gebildet ist, wobei wenigstens der Einsetzabschnitt der Röhrenkappe in einen hinteren Endabschnitt der Wärmeabschirmröhre eingesetzt ist, und wobei die Wärmeabschirmröhre außenseitig an einer Position, die dem Einsetzabschnitt der Röhrenkappe entspricht, gestaucht ist, wodurch der Durchmesser der Röhrenkappe zusammen mit jenem der Wärmeabschirmröhre verringert ist und sie an den Leitungsdrähten gehalten wird.
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Bei dem dritten Gesichtspunkt wird der Durchmesser der Röhrenkappe zusammen mit jenem der Wärmeabschirmröhre verringert, wodurch sie an den Leitungsdrähten gehalten wird. Da die Anzahl der Einzelteile des Sensors verringert wird, ist es möglich, die Herstellung des Sensors zu erleichtern.
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Nach einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben beschriebener Sensor bereitgestellt, wobei die Röhrenkappe die gleiche Anzahl von Leitungsdrahteinsetzöffnungen aufweist, wie Leitungsdrähte vorhanden sind, so dass die Leitungsdrähte einzeln durch jeweilige Leitungsdrahteinsetzöffnungen eingesetzt sind.
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Bei dem vierten Gesichtspunkt werden die Innenwände der Leitungsdrahteinsetzöffnungen durch die Verringerung des Durchmessers der Röhrenkappe in einen engen Kontakt mit den jeweiligen Außenflächen der Leitungsdrähte gebracht. Es ist daher möglich, die Röhrenkappe verlässlicher an den Leitungsdrähten zu halten und die Wärmeabschirmröhre verlässlicher in Position zu halten.
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Nach einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben beschriebener Sensor bereitgestellt, wobei an dem vorderen Endabschnitt der Röhrenkappe eine nach vorn gewandte Fläche gebildet ist, um die Wärmeabschirmröhre durch einen Kontakt der nach vorn gewandten Fläche mit einer nach hinten gewandten Fläche der Wärmeabschirmröhre zurückzuhalten.
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Bei dem fünften Gesichtspunkt wird der Durchmesser der Röhrenkappe zusammen mit jenem der Wärmeabschirmröhre verringert und wird sie daher an dem Leitungsdraht zurückgehalten. Zudem wird die Wärmeabschirmröhre durch die nach vorn gewandte Fläche der Röhrenkappe zurückgehalten. Es ist daher möglich, die Wärmeabschirmröhre verlässlicher in Position zu halten.
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Nach einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben beschriebener Sensor bereitgestellt, wobei ein hinterer Endabschnitt der Röhrenkappe eine Außenfläche aufweist, die hinter der Wärmeabschirmröhre frei liegt, und wobei der Sensor ferner ein Befestigungselement umfasst, das so auf die frei liegende Außenfläche der Röhrenkappe gepasst ist, dass der Durchmesser der Röhrenkappe durch das Befestigungselement verringert ist und sie dadurch an den Leitungsdrähten gehalten wird.
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Bei dem sechsten Gesichtspunkt ist der Durchmesser der Röhrenkappe zusammen mit jenem der Wärmeabschirmröhre verringert. Da der Durchmesser der Röhrenkappe durch das Befestigungselement stark verringert ist, ist es möglich, die Röhrenkappe verlässlicher an den Leitungsdrähten zu halten und die Wärmeabschirmröhre verlässlicher in Position zu halten.
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Wie oben beschrieben ist es nach der vorliegenden Erfindung möglich, die Wärmeabschirmröhre verlässlich in Position zu halten und die Wärmebeständigkeit des Sensors zu verbessern.
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Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden ebenfalls aus der folgenden Beschreibung verstanden werden.
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Figurenliste
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein.
- 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Sensors nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Röhrenkappe und eines Metallrings des Sensors nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine schematische Ansicht einer Abwandlung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Sensors nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist eine schematische Ansicht einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird nun nachstehend eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
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1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Sauerstoffsensors 100 (als Sensor) nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 verläuft der Schnitt entlang der Richtung einer Achse O des Sauerstoffsensors 100. Dieser Sauerstoffsensor 100 ist dazu ausgelegt, an einem Auspuffrohr (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs angebracht zu werden, um die Konzentration von Sauerstoff in einem Abgas zu erfassen. Wenn das Auspuffrohr unter dem Einfluss der Wärme von dem Abgas eine hohe Temperatur von z.B. 800 °C erreicht, wird auch der Sauerstoffsensor 100 auf eine hohe Temperatur erhitzt. Ferner kann Wärme außen auf den Sauerstoffsensor 100 ausgeübt werden. Aus diesen Gründen ist es nötig, dass bei dem Sauerstoffsensor 100 Maßnahmen gegen die Wärme ergriffen werden.
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Wie in 1 gezeigt umfasst der Sauerstoffsensor 100 einen Sensorkörper 200, der sich an seiner vorderen Endseite befindet, und eine Wärmeabschirmröhre 130, die sich an seiner hinteren Endseite befindet.
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Der Sensorkörper 200 weist ein zylinderförmiges Gehäuse 160, das aus einem Metallmaterial besteht und sich in der Richtung der Achse O erstreckt; und ein in dem Gehäuse 160 untergebrachtes Sensorelement 192 auf. Bei der ersten Ausführungsform umfasst das Gehäuse 160 eine zylinderförmige Metallhülse 180; und eine äußere Röhre 170, die so an die Metallhülse 180 geschweißt ist, dass sie mit einer Öffnung am hinteren Ende der Metallhülse 180 in Verbindung steht.
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Die Metallhülse 180 besteht aus einem wärmebeständigen Metallmaterial wie etwa Edelstahl und umfasst einen Gewindeabschnitt 181, der an seinem vorderen Endabschnitt gebildet ist, um den Sauerstoffsensor 100 an dem Auspuffrohr anzubringen; und einen Werkzeugeingreifabschnitt 182, der hinter dem Gewindeabschnitt 181 gebildet ist. Der Werkzeugeingreifabschnitt 182 ist in einer senkrecht zu der Richtung der Achse O gesehenen Ebene (nachstehend als „senkrechte Ebene“ bezeichnet) mit einem größeren Außendurchmesser als der Gewindeabschnitt 181 ausgeführt und so geformt, dass ein Werkzeug zum Anbringen des Sauerstoffsensors 100 an dem Werkzeugeingreifabschnitt 182 in Eingriff gebracht wird.
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Das Sensorelement 192 ist in dem Gehäuse 160 entlang der Richtung der Achse O angeordnet. Bei der ersten Ausführungsform weist das Sensorelement 192 einen plattenartigen geschichteten Aufbau auf, der sich in der Richtung der Achse O erstreckt und eine Elementeinheit mit einem Detektor zum Erfassen von Sauerstoff als Erfassungszielsubstanz und eine Heizereinheit zum Erhitzen der Elementeinheit umfasst. Das Sensorelement 192 ist in der Metallhülse 180 fixiert, wobei ein vorderer Endabschnitt des Sensorelements 192 von einer Öffnung in dem vorderen Ende der Metallhülse 180 (dem Gewindeabschnitt 181) nach vorn hin frei liegt.
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Eine Schutzeinrichtung 190 ist so an einem vorderen Endabschnitt der Metallhülse 180 angebracht, dass der frei liegende vordere Endabschnitt des Sensorelements 192 von der Schutzeinrichtung 190 bedeckt ist. Die Schutzeinrichtung 190 besteht aus einem wärmebeständigen Metallmaterial wie etwa Edelstahl und umfasst einen zylinderförmigen hinteren Endabschnitt, der an einer Öffnung in seinem hinteren Ende mit der Öffnung in dem vorderen Ende des Gewindeabschnitts 181 in Verbindung steht; und einen kappenförmigen vorderen Endabschnitt mit einem in der senkrechten Ebene gesehen kleineren Außendurchmesser als der hintere Endabschnitt. In dem hinteren Endabschnitt der Schutzeinrichtung 190 sind mehrere Gasdurchgangslöcher 91 gebildet, um einen Durchgang des Abgases zu gestatten.
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Die äußere Röhre 170 besteht aus einem wärmebeständigen Metallmaterial wie etwa Edelstahl und umfasst einen Abschnitt 171 mit einem großen Durchmesser, der an ihrer vorderen Endseite gebildet ist; und einen Abschnitt 173 mit einem kleinen Durchmesser, der einstückig mit und hinter dem Abschnitt 171 mit dem großen Durchmesser gebildet ist. Der Abschnitt 171 mit dem großen Durchmesser ist an seinem hinteren Ende an den vorderen Endabschnitt der Metallhülse 180 geschweißt. Ein Teil des Abschnitts 171 mit dem großen Durchmesser ist ein wenig hinter seinem Mittelpunkt in der Richtung der Achse O radial einwärts gestaucht, um einen vorderen gestauchten Abschnitt 172 zu bilden. Der Abschnitt 173 mit dem kleinen Durchmesser ist in der senkrechten Ebene gesehen mit einem kleineren Außendurchmesser als der Abschnitt 171 mit dem großen Durchmesser ausgeführt. Ein hinterer Endabschnitt des Abschnitts 173 mit dem kleinen Durchmesser ist radial einwärts gestaucht, um einen hinteren gestauchten Abschnitt 174 zu bilden.
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Der Sauerstoffsensor 100 umfasst wie in 1 gezeigt ferner eine Kabeldurchführung 100 (als Dichtungselement) und mehrere Leitungsdrähte 123 (bei der ersten Ausführungsform fünf Leitungsdrähte).
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Die Kabeldurchführung 110 besteht aus einem elastischen Material wie etwa Fluorkautschuk in einer im Wesentlichen runden Säulenform. Ein vorderer Endabschnitt der Kabeldurchführung 110 ist so in einen hinteren Endabschnitt der äußeren Röhre 170 eingepasst, dass eine Öffnung in dem hinteren Ende der äußeren Röhre 170 durch die Kabeldurchführung 110 verschlossen wird, während ein hinterer Endabschnitt der Kabeldurchführung 110 von der äußeren Röhre 170 nach hinten vorsteht. Die Kabeldurchführung 110 wird durch den hinteren gestauchten Abschnitt 174 in dem hinteren Endabschnitt der äußeren Röhre 170 gehalten.
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Obwohl dies in 1 nicht spezifisch gezeigt ist, ist in der äußeren Röhre 170 an einer Position vor der Kabeldurchführung 110 ein isolierendes Trennelement angeordnet. Dieses Trennelement besteht aus einem Isolationsmaterial wie etwa Aluminiumoxid und wird durch den vorderen gestauchten Abschnitt 172 in der äußeren Röhre 170 gehalten.
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Die Leitungsdrähte 123 dienen als Signalleitungen, um ein Erfassungssignal von dem Sensorelement 192 herauszuführen und ein Antriebssignal zum Antrieb des Sauerstoffsensors 100 zu übertragen. Jeder der Leitungsdrähte 123 ist elektrisch an einem seiner Enden an das Sensorelement 192 angeschlossen und verläuft in der Richtung der Achse O von dem Inneren nach außerhalb des Gehäuses 160. Die Leitungsdrähte 123 werden durch jeweilige Einsetzöffnungen (nicht gezeigt) der Kabeldurchführung 110 eingesetzt und von einer hinteren Endfläche 111 der Kabeldurchführung 110 herausgeführt. Jeder der Leitungsdrähte 123 wird dann an seinem anderen Ende an einen Verbinder (nicht gezeigt), der mit einer Sensorsteuervorrichtung des Fahrzeugs gekoppelt ist, angeschlossen.
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Die Wärmeabschirmröhre 130 weist eine Zylinderform auf, die sich in der Richtung der Achse O erstreckt. Sowohl die Außen- als auch die Innenfläche der Wärmeabschirmröhre 130 besteht aus einem Material mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als das Material der Kabeldurchführung 110. Bei der ersten Ausführungsform ist die Wärmeabschirmröhre 130 zum Beispiel durch Biegen eines Schichtmaterials, worin eine Wärmesperrschicht aus Glasfasern in einer balgartigen Form zwischen Metallfolien wie etwa Aluminiumfolien eingefügt ist, gebildet. Ein vorderes Ende der Wärmeabschirmröhre 130 ist an einer Position vor der Kabeldurchführung 110 mit der äußeren Röhre 170 in Kontakt gebracht. Genauer ist das vordere Ende der Wärmeabschirmröhre 130 locker auf einen verjüngten Abschnitt des hinteren gestauchten Abschnitts 174 der äußeren Röhre 170 angepasst. Die Wärmeabschirmröhre 130 ist radial so von der Kabeldurchführung 110 getrennt angeordnet, dass sie die gesamte Kabeldurchführung 110 in der Umfangsrichtung umgibt und hintere Endabschnitte der Leitungsdrähte 123 von dem hinteren Ende der Kabeldurchführung 110 vorstehen.
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Wie oben erwähnt ist die Außenfläche der Wärmeabschirmröhre 130 durch die Metallfolie gebildet. Selbst wenn die Außenumgebung des Sauerstoffsensors 100 eine hohe Temperatur erreicht, wird die Wärme von außen durch die Außenfläche der Wärmeabschirmröhre 130 reflektiert und verhindert, dass sie zu der Kabeldurchführung 110 und den Leitungsdrähten 123 im Inneren der Wärmeabschirmröhre 130 übertragen wird. Darüber hinaus ist zwischen der Innen- und der Außenfläche der Wärmeabschirmröhre 130 die Wärmesperrschicht bereitgestellt. Durch die Wärmesperrschicht wird verhindert, dass Wärme von der Außenfläche zu der Innenfläche der Wärmeabschirmröhre 130 übertragen wird. Hier sind Glasfasern auf die Innenfläche der Wärmeabschirmröhre 130 aufgebracht.
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Bei der ersten Ausführungsform umfasst der Sauerstoffsensor 100 eine im Wesentlichen runde säulenförmige Röhrenkappe 150, die aus einem elastischen Material wie etwa Fluorkautschuk besteht und an einem hinteren Endabschnitt der Wärmeabschirmröhre 130 angebracht ist; und einen Metallring 140 (als Befestigungselement), der auf die Röhrenkappe 150 crimpgepasst ist.
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2 ist eine perspektivische Ansicht der Röhrenkappe 150 und des Metallrings 140. Wie in 2 gezeigt sind in der Röhrenkappe 150 fünf Leitungsdrahteinsetzöffnungen 150h in der Richtung der Achse O gebildet, so dass die fünf Leitungsdrähte 123 jeweils einzeln durch die Leitungsdrahteinsetzöffnungen 150h eingesetzt sind und nach hinten aus der Röhrenkappe 150 geführt werden.
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Durch das Crimppassen des Metallrings 140 auf die Röhrenkappe 150 wird der Durchmesser der Röhrenkappe 150 verringert und wird sie daher an den Leitungsdrähten 123 gehalten, so dass eine Bewegung der Wärmeabschirmröhre 130 nach hinten beschränkt wird. Genauer liegt ein hinterer Endabschnitt der Röhrenkappe 150 hinter der Wärmeabschirmröhre 130 frei und ist der Metallring 140 auf eine Außenfläche des frei liegenden hinteren Endabschnitts der Röhrenkappe 150 crimpgepasst.
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Ferner ist wie in 2 gezeigt an einem vorderen Endabschnitt der Röhrenkappe 150 ein Flanschabschnitt 150f mit einem größeren Außendurchmesser als jenem der Wärmeabschirmröhre 130 so gebildet, dass eine nach vorn gewandte Fläche 150a des Flanschabschnitts 150f mit einer nach hinten gewandten Fläche 130e der Wärmeabschirmröhre 130 in Kontakt gebracht ist. Daher wird durch Zurückhalten des hinteren Endes (der nach hinten gewandten Fläche 130e) der Wärmeabschirmröhre 130 durch den Flanschabschnitt 150f der Röhrenkappe 150 und durch Zurückhalten des vorderen Endes der Wärmeabschirmröhre 130 durch den verjüngten Abschnitt des hinteren gestauchten Abschnitts 174 der äußeren Röhre 170 eine Bewegung der Wärmeabschirmröhre 130 nach vorn/hinten verhindert.
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Die mehreren Leitungsdrähte 123, die aus dem hinteren Ende der Röhrenkappe 150 herausgeführt wurden, werden zu einem kombiniert und mit einer Schutzröhre 120 abgedeckt. Die Schutzröhre 120 weist die Form eines biegsamen, zylinderförmigen Geflechts, das aus Glasfasern besteht, auf.
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Bei der ersten Ausführungsform wird der Durchmesser der Röhrenkappe 150 durch das Crimppassen des Metallrings 140 verringert, während die Leitungsdrähte 123 durch die Röhrenkappe 150 eingesetzt sind. Da die Röhrenkappe 150 als elastisches Kappenelement bereitgestellt ist, werden die Innenwände der Leitungsdrahteinsetzöffnungen 150h der Röhrenkappe 150 durch die Verringerung des Durchmessers der Röhrenkappe 150 sicher mit den Außenflächen der Leitungsdrähte 123 in Kontakt gebracht. Daher ist es selbst bei Ausübung einer externen Kraft in der Richtung der Achse O unwahrscheinlich, dass die Röhrenkappe 150 in Bezug auf die Leitungsdrähte 123 bewegt werden wird. Als Folge ist es möglich, die Röhrenkappe 150 verlässlich zu halten, das heißt, die Wärmeabschirmröhre 130, deren Bewegung nach hinten durch die Röhrenkappe 150 beschränkt wird, verlässlich zu halten, wodurch die Wärmebeständigkeit des Sauerstoffsensors 100 verbessert wird.
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Insbesondere sind die fünf Leitungsdrahteinsetzöffnungen 150h bei der ersten Ausführungsform so in der Röhrenkappe 150 gebildet, dass die Leitungsdrähte 123 jeweils einzeln durch die Leitungsdrahteinsetzöffnungen 150h eingesetzt sind. Durch die Verringerung des Durchmessers dieser Röhrenkappe 150 werden die Innenwände der Leitungsdrahteinsetzöffnungen 150h sicher in einen engen Kontakt mit den jeweiligen Außenflächen der Leitungsdrähte 123 gebracht. Daher ist es möglich, eine Bewegung der Röhrenkappe 150 in Bezug auf die Leitungsdrähte 123, wenn eine externe Kraft in der Richtung der Achse O ausgeübt wird, verlässlicher zu verhindern. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist und den Fall umfasst, bei dem in der Röhrenkappe 150 eine Leitungsdrahteinsetzöffnung gebildet ist, durch die alle der mehreren Leitungsdrähte 123 gemeinsam eingesetzt sind.
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3 ist eine schematische Ansicht einer Abwandlung der ersten Ausführungsform, bei der anstelle der Röhrenkappe 150 eine Röhrenkappe 152 verwendet wird. Während die Wärmeabschirmröhre 130 bei der ersten Ausführungsform wie in 1 gezeigt durch den Kontakt der nach vorn gewandten Fläche 150a der Röhrenkappe 150 mit der nach hinten gewandten Fläche 130a der Wärmeabschirmröhre 130 zurückgehalten wird, kann wie in 3 gezeigt alternativ die Röhrenkappe 152 verwendet werden, die an einer Seitenwand 130i der Wärmeabschirmröhre 130 zurückgehalten wird.
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Genauer umfasst die Röhrenkappe 152 einen an ihrem vorderen Endabschnitt gebildeten Einsetzabschnitt 152w, der in den hinteren Endabschnitt der Wärmeabschirmröhre 130 eingesetzt ist. Der Einsetzabschnitt 152w weist die Form eines widerhakenartigen Passteils mit mehreren in der Umfangsrichtung fortlaufenden radialen Vorsprüngen auf. Diese Vorsprünge weisen sich verjüngende Widerhaken auf, deren Querschnitt sich abwärts zu der Vorderseite in der Richtung der Achse O verjüngt, um zu verhindern, dass sich der vordere Endabschnitt 152 aus der Wärmeabschirmröhre 130 löst. Die Wärmeabschirmröhre 130 wird daher durch Zurückhalten des vorderen Endabschnitts 152w der Röhrenkappe 152 an der Seitenwand 130i der Wärmeabschirmröhre 130 verlässlich in Position gehalten. Auch bei diesem Abwandlungsbeispiel ist der Durchmesser der Röhrenkappe 152 durch Crimppassen des Metallrings 140 auf die Röhrenkappe 152 verringert, während die Leitungsdrähte 123 durch Leitungsdrahteinsetzöffnungen 152h der Röhrenkappe 152 eingesetzt sind, und wird sie dadurch an den Leitungsdrähten 123 gehalten.
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Es sollte angemerkt werden, dass der Aufbau zum Zurückhalten des vorderen Endabschnitts 152w der Röhrenkappe 152 an der Seitenwand 130i der Wärmeabschirmröhre 130 nicht auf die obige Form beschränkt ist, sondern jedes beliebige Mittel sein kann, das die Reibung zwischen dem vorderen Endabschnitt 152w der Röhrenkappe 152 und der Seitenwand 130i und der Wärmeabschirmröhre 130 erhöht (z.B. durch Bilden feiner Vorsprünge und Vertiefungen an dem vorderen Endabschnitt 152w der Röhrenkappe 152).
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Der wie oben beschrieben aufgebaute Sensor 100 kann durch das folgende Verfahren hergestellt werden:
- Die Leitungsdrähte 123 werden durch die Röhrenkappe 150 und die Kabeldurchführung 110 eingesetzt. Die Kabeldurchführung 110 wird in der Wärmeabschirmröhre 130 und der äußeren Röhre 170 angeordnet. Ferner wird das isolierende Trennelement (nicht gezeigt) in der äußeren Röhre 170 angeordnet. Die hinteren Endabschnitte der Leitungsdrähte 123, die von der Kabeldurchführung 110 nach vorn vorstehen, werden durch das isolierende Trennelement eingesetzt. Dabei wurden die Überzüge von den vorderen Endabschnitten der Leitungsdrähte 123 entfernt, so dass die Drahtkerne frei liegen. Auf diese frei liegenden Drahtkerne der Leitungsdrähte 123 werden Metallanschlüsse (nicht gezeigt) gecrimpt.
- Zum anderen werden das Sensorelement 192 und die Schutzeinrichtung 190 an die Metallhülse 180 montiert. Das Sensorelement 192 des so erhaltenen Aufbaus wird in dem isolierenden Trennelement angeordnet, und Elektrodenanschlussflächen des Sensorelements 192 werden elektrisch mit den Metallanschlüssen in dem isolierenden Trennelement verbunden. Die äußere Röhre 170 wird an die Metallhülse 180 gepasst und geschweißt, wodurch der Sensorkörper 120 und das Gehäuse 160 aneinander angebracht werden.
- Dann wird der Metallring 140 um die Röhrenkappe 150 gepasst und darauf gecrimpt, wobei die nach vorn gewandte Fläche 150a der Röhrenkappe 150 mit der nach hinten gewandten Fläche der Wärmeabschirmröhre 130 in Kontakt steht. Schließlich werden die Leitungsdrähte 123, die aus dem hinteren Ende der Röhrenkappe 150 geführt sind, mit der Schutzröhre 120 abgedeckt.
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Als nächstes wird nachstehend unter Bezugnahme auf FIGUR und 5 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt werden.
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4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Sauerstoffsensors 100B (als Sensor) nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 4 gezeigt umfasst der Sauerstoffsensor 100B einen Sensorkörper 200, der sich an seiner vorderen Endseite befindet; eine Wärmeabschirmröhre 132, die sich an seiner hinteren Endseite befindet; und eine Röhrenkappe 154, die an einem hinteren Endabschnitt der Wärmeabschirmröhre 132 angebracht ist. Der Sauerstoffsensor 100B der zweiten Ausführungsform ist dem Sauerstoffsensor 100 der ersten Ausführungsform mit Ausnahme des Aufbaus zur Fixierung der Röhrenkappe 154 an der Wärmeabschirmröhre 132 und der Röhrenkappe 154 baulich gleich. Daher sind gleiche Teile und Abschnitte der zweiten Ausführungsform wie jene der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und wird hier auf ihre Beschreibung verzichtet.
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Bei der zweiten Ausführungsform besteht die Röhrenkappe 154 aus einem elastischen Material wie etwa Fluorkautschuk in einer im Wesentlichen runden Säulenform, und umfasst einen Einsetzabschnitt 154t, der an ihrem vorderen Endabschnitt gebildet ist und in einen hinteren Endabschnitt der Wärmeabschirmröhre 154 eingesetzt ist. Die Leitungsdrähte 123 sind durch Leitungsdrahteinsetzöffnungen 154h der Röhrenkappe 154 eingesetzt. Ein Teil der Wärmeabschirmröhre 132 ist an einer Position, die dem Einsetzabschnitt 154t der Röhrenkappe 154 entspricht, außen gestaucht, um einen gestauchten Abschnitt 132s zu bilden. Durch dieses Stauchen ist der Durchmesser der Röhrenkappe 154 zusammen mit jenem der Wärmeabschirmröhre 132 verringert, wodurch sie so an den Leitungsdrähten 123 gehalten wird, dass eine Bewegung der Wärmeabschirmröhre 132 nach vorn/hinten beschränkt wird.
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Wie bei der ersten Ausführungsform werden die mehreren Leitungsdrähte 123, die aus dem hinteren Ende der Röhrenkappe 154 herausgeführt wurden, bei der zweiten Ausführungsform zu einem kombiniert und mit der Schutzröhre 120 abgedeckt.
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Wie oben erwähnt ist der Durchmesser der Röhrenkappe 154 bei der zweiten Ausführungsform so wie bei der ersten Ausführungsform verringert, während die Leitungsdrähte 123 durch die Röhrenkappe 154 eingesetzt sind. Da die Röhrenkappe 154 als elastisches Kappenelement bereitgestellt ist, werden die Innenwände der Leitungsdrahteinsetzöffnungen 154h der Röhrenkappe 154 sicher in einen engen Kontakt mit jeweiligen Außenflächen der Leitungsdrähte 123 gebracht. Daher ist es selbst bei Ausübung einer externen Kraft in der Richtung der Achse O unwahrscheinlich, dass die Röhrenkappe 154 in Bezug auf die Leitungsdrähte 123 bewegt werden wird. Als Folge ist es möglich, die Röhrenkappe 154 verlässlich zu halten, das heißt, die Wärmeabschirmröhre 132, deren Bewegung nach hinten durch die Röhrenkappe 154 beschränkt wird, verlässlich zu halten, wodurch die Wärmebeständigkeit des Sauerstoffsensors 100B verbessert wird.
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5 ist eine schematische Ansicht einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform, wobei ein Metallring 140 auf die Röhrenkappe 154 gepasst ist.
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Bei der zweiten Ausführungsform wird die Wärmeabschirmröhre 132 außen auf die Röhrenkappe 154 gestaucht. Wenn die Wärmeabschirmröhre 132 eine geringe Stärke aufweist, kann die Wärmeabschirmröhre 132 bei einer zu starken Stauchkraft zerbrochen werden. Daher ist es nötig, die Stauchkraft auf ein Ausmaß zu regulieren, das keinen Bruch der Wärmeabschirmröhre 132 verursacht. In diesem Fall kann es jedoch durch die Einwirkung der externen Kraft zu einer Bewegung der Röhrenkappe 154 in Bezug auf die Leitungsdrähte 123 oder zu einer Bewegung der Wärmeabschirmröhre 132 in Bezug auf die Röhrenkappe 154 kommen. Daher wird die Röhrenkappe 154 bei der zweiten Ausführungsform wie in 5 gezeigt wie bei der ersten Ausführungsform durch Crimppassen des Metallrings 140 auf einen hinteren Endabschnitt der Röhrenkappe 154, der hinter der Wärmeabschirmröhre 132 frei liegt, verlässlicher an den Leitungsdrähten 123 gehalten.
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Darüber hinaus wird die Wärmeabschirmröhre 132 verlässlicher an der Röhrenkappe 154 zurückgehalten, wenn wie bei der ersten Ausführungsform ein Flanschabschnitt 154f an der Röhrenkappe 154 gebildet wird und eine nach vorn gewandte Fläche 154a des Flanschabschnitts 154f mit dem hinteren Ende der Wärmeabschirmröhre 132 in Kontakt gebracht wird.
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Der wie oben aufgebaute Sensor 100B kann durch das gleiche Verfahren wie oben hergestellt werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungsformen beschrieben wurde, sollen die obigen Ausführungsformen das Verständnis der vorliegenden Erfindung erleichtern, doch sollen sie die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränken. An den obigen Ausführungsformen können verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise ist die Form der Röhrenkappe 150, 154 nicht auf die der obigen Ausführungsformen beschränkt. Für die Ausbildung der Durchmesserverringerung der Röhrenkappe 150, 152, 154 und für die Ausbildung zur Beschränkung einer Bewegung der Wärmeabschirmröhre 130, 132 nach hinten durch die Röhrenkappe 150, 152, 154 bestehen keine besonderen Beschränkungen.
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Als Befestigungselement kann anstelle des Metallrings 140 ein Draht usw. verwendet werden.
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Die Form des Sensorelements 192 ist nicht auf die Plattenform beschränkt. Das Sensorelement 192 kann alternativ zylinderförmig sein.
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Es bestehen keine besonderen Beschränkungen für die Art des Sensors, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf einen Sauerstoffsensor, sondern auch auf einen NOx-Sensor, einen Sensor mit breitem Messbereich und dergleichen anwendbar.
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Die gesamten Inhalte der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-074482 (am 9. April 2018 eingereicht) werden hier durch Nennung aufgenommen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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