DE102021106992A1

DE102021106992A1 - Montageverfahren eines Gassensors und eines rohrförmigen Körpers

Info

Publication number: DE102021106992A1
Application number: DE102021106992.0A
Authority: DE
Inventors: Yutaka NAKANE; Koji Egawa; Shintaro Maki
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2021-09-30
Also published as: JP2021162423A; JP7379257B2

Abstract

Ein rohrförmiger Körper enthält ein Hauptteil, das einen Innenraum von zylindrischer Form, der einen Durchmesser aufweist, der an einem tiefsten Teil verringert ist, und einen Verlängerungsabschnitt, der dünner als das Hauptteil ist, welches sich entlang einer axialen Richtung des Hauptteils von einem Endabschnitt des Hauptteils erstreckt, enthält. Der Verlängerungsabschnitt wird veranlasst, sich in Richtung eines Spitzenendes zu verjüngen, indem er eine Innenoberfläche, die sich zu einer Oberfläche fortsetzt, die den Innenraum des Hauptteils in der axialen Richtung des Hauptteils bildet, eine Außenoberfläche, die eine sich verjüngende Form hat, so dass eine Dicke des Verlängerungsabschnitts in Richtung des Spitzenendes verringert wird, und eine Neigungsoberfläche, die sich von der Innenoberfläche fortsetzt, enthält, wobei die Neigungsoberfläche eine sich verjüngende Form aufweist, so dass die Dicke des Verlängerungsabschnitts in Richtung des Spitzenendes verringert wird. Wenn in dem Biegeschritt das Spitzenende des Verlängerungsabschnitts durch ein vorbestimmtes Biegemittel in einem Zustand, in dem es gegen eine Ausnehmung mit einer gekrümmten Oberflächenform stößt, die in dem vorbestimmten Biegemittel vorgesehen ist, weiter gedrückt wird, so dass das Spitzenende in einer Linie mit der gekrümmten Oberfläche, die die Ausnehmung bildet, verformt wird, wird bewirkt, dass der Verlängerungsabschnitt gebogen wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montage bzw. eine Baugruppe eines Gassensors mit einem Sensorelement, hergestellt aus Keramik, und insbesondere einen rohrförmigen Körper, der für die Montage bzw. die Baugruppe verwendet wird.
Technischer Hintergrund
Als eine Vorrichtung, die die Konzentration einer vorbestimmten Gaskomponente in einem Messgas, wie einem Verbrennungsgas und einem Abgas in einem Verbrennungsmotor, wie einem Motor eines Autos, misst, ist ein Gassensor, in dem ein Sensorelement unter Verwendung von sauerstoffionenleitender Festelektrolytkeramik, wie Zirkoniumdioxid (ZrO₂), gebildet ist, bisher allseits bekannt.
Der Gassensor hat in der Regel die folgende Konfiguration: Auf der Innenseite (in einem hohlen Teil) eines rohrförmigen Körpers, der ein Gehäuse und ein Innenrohr enthält, die beide aus Metall hergestellt und durch Schweißen miteinander verbunden sind, ist ein längliches, plattenförmiges Sensorelement (Detektionselement), hergestellt aus Keramik, durch eine Vielzahl von Keramikträgern, die Isolatoren aus Keramik sind, und einen Pulverpressling, hergestellt aus Keramik, wie z.B. Talkum, der zwischen diese Keramikträger gefüllt ist, befestigt, und beide Endabschnitte des Elements sind durch den Pulverpressling luftdicht verschlossen. Ein Verfahren und eine Apparatur, mit denen ein solcher Gassensor vorzugsweise zusammengebaut werden kann, sind bereits allseits bekannt (siehe z.B. Japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2016-173360 ).
Des Weiteren ist ein Gassensor (nachstehend ein Produkt mit verringerter Länge), dessen Länge gegenüber einem Gassensor (aus dem Stand der Technik), der in der Japanischen Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2016-173360 offenbart ist, durch Weglassen eines Teils der im rohrförmigen Körper angeordneten und zur Befestigung des Sensorelements dienenden Keramikträgers verringert ist, ebenfalls bereits allseits bekannt (siehe z.B. Japanisches Patent Nr. 6317145 ).
In dem bekannten Produkt werden als Elemente zur Befestigung des Sensorelements drei Keramikträger und zwei Pulverpresslinge verwendet und jene sind abwechselnd auf der Innenseite des rohrförmigen Körpers angeordnet. Darüber hinaus ist an einer Endabschnittsseite eines Innenrohrs, das als Einführungsöffnung dient, wenn das Sensorelement, die Keramikträger und die Pulverpresslinge auf der Innenseite angeordnet sind, eine Region, die einen vertieften Ausnehmungsabschnitt mit seitlichem Crimpen (Pressen) bilden kann, zur Befestigung dieser auf der Innenseite angeordneten Elemente befestigt.
Im Gegensatz dazu wird bei dem Produkt mit verringerter Länge, das im Japanischen Patent Nr. 6317145 offenbart ist, um eine Verminderung der Länge gegenüber dem Produkt des Standes der Technik zu erreichen, ein zwischen zwei Pulverpresslingen angeordneter Keramikträger weggelassen und der Pulverpressling in einem kontinuierlichen Bereich angeordnet. Eine solche Verkürzung der Länge wird als effektiv angesehen, um das Risiko zu verringern, dass Komponenten eingeklemmt werden, wenn die ringförmige Montagekomponente, wie z.B. der Keramikträger und der Pulverpressling, ringförmig an dem Sensorelement montiert wird und wenn der rohrförmige Körper ringförmig an der äußeren Peripherie der ringförmigen Montagekomponente montiert wird, sowie um die Kosten zu senken und das Montageverfahren zu vereinfachen.
Außerdem wird auch anstelle des Aspekts der Durchführung des Crimpens von der Seite ein Aspekt des Biegens eines dünnen Crimpteils, das an einem oberen Endabschnitt des rohrförmigen Körpers vorgesehen ist, um das Sensorelement und andere innerhalb des rohrförmigen Körpers zu fixieren, übernommen. Die Länge des Crimpteils in axialer Richtung ist kleiner als die Länge des Innenrohrs in axialer Richtung.
Das Biegen des Crimpteils des rohrförmigen Körpers nach innen, um das Produkt mit verringerter Länge tatsächlich zu realisieren, erfordert jedoch eine große Belastung. Außerdem kann die Fixierung des Sensorelements oder dergleichen im Inneren unzureichend sein, wenn das Crimpteil nicht gleichmäßig gebogen wird. Außerdem kommt es, wenn die Belastung nicht gleichmäßig aufgebracht wird, zu einer Spannungskonzentration, die eine Positionsverschiebung des Sensorelements oder dergleichen zur Folge hat.
Das Japanische Patent Nr. 6317145 enthält keinen spezifischen Hinweis auf das Verfahren, um speziell mit diesen Problemen fertig zu werden.
Außerdem muss, ähnlich wie im Stand der Technik, eine luftdichte Abdichtung zwischen den beiden Endabschnitten des Sensorelements gewährleistet sein.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Montage eines Gassensors, der ein aus Keramik hergestelltes Sensorelement enthält, insbesondere mit einem rohrförmigen Körper als eine der Montage- bzw. Baugruppenkomponenten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Montageverfahren für einen Gassensor, der ein aus Keramik hergestelltes Sensorelement enthält, die Schritte: a) ringförmiges Montieren einer Vielzahl von ringförmig montierten Komponenten, die mindestens zwei Keramikträger und einen Formkörper, hergestellt aus Keramikteilchen, an dem Sensorelement enthalten, so dass die zwei Keramikträger an beiden Enden angeordnet sind, um einen ringförmigen Montagekörper zu erhalten; b) ringförmiges Montieren eines rohrförmigen Körpers an dem ringförmigen Montagekörper, wobei der rohrförmige Körper ein Hauptteil aufweist, das einen Innenraum mit einer zylindrischen Form mit einem Durchmesser, der an einem tiefsten Teil verringert ist, und einen Verlängerungsabschnitt aufweist, der dünner als das Hauptteil ist und sich entlang einer axialen Richtung des Hauptteils von einem Endabschnitt des Hauptteils aus erstreckt, um zu bewirken, dass das Sensorelement in einer axialen Richtung an einer axialen Mittelposition des rohrförmigen Körpers eindringt und die Vielzahl von ringförmig montierten Komponenten in dem Innenraum des rohrförmigen Körpers aufnimmt; c) Pressen eines der zwei Keramikträger unter Verwendung eines vorbestimmten Pressmittels und Zusammendrücken des Formkörpers, um zwischen einer ersten Endabschnittsseite und einer zweiten Endabschnittsseite des Sensorelements in dem Innenraum mit einem aus den Keramikteilchen hergestellten Pulverpressling luftdicht abzudichten; und d) Ausbilden eines Crimpteils durch Biegen des Verlängerungsabschnitts des rohrförmigen Körpers in Richtung einer axialen Mitte und Pressen der Vielzahl von ringförmig montierten Komponenten an dem Crimpteil, um die Vielzahl von ringförmig montierten Komponenten in dem Innenraum zu fixieren. Der Verlängerungsabschnitt ist in Richtung zu einem Spitzenende verjüngt, indem er eine Innenoberfläche, die sich zu einer Oberfläche fortsetzt, die den Innenraum des Hauptteils in der axialen Richtung des Hauptteils ausbildet, eine Außenoberfläche, die eine verjüngte Form hat, so dass eine Dicke des Verlängerungsabschnitts in Richtung des Spitzenendes verringert ist, und eine Neigungsoberfläche, die sich von der Innenoberfläche fortsetzt, enthält, wobei die Neigungsoberfläche eine verjüngte Form hat, so dass die Dicke des Verlängerungsabschnitts in Richtung zu dem Spitzenende verringert ist. Im Schritt d) wird das Spitzenende des Verlängerungsabschnitts weiter durch ein vorbestimmtes Biegemittel in einem Zustand gedrückt, in dem es gegen eine Ausnehmung mit einer gekrümmten Oberflächenform stößt, die in dem vorbestimmten Biegemittel vorgesehen ist, so dass das Spitzenende in Linie mit der gekrümmten Oberfläche, die die Ausnehmung bildet, verformt wird, so dass der Verlängerungsabschnitt gebogen wird.
Erfindungsgemäß ist der Verlängerungsabschnitt des rohrförmigen Körpers sicher gebogen und somit werden eine sichere Fixierung der im rohrförmigen Körper aufgenommenen ringförmigen Befestigungskomponenten und eine luftdichte Abdichtung zwischen den beiden Endabschnitten des Sensorelements realisiert.
Vorzugsweise enthält der Verlängerungsabschnitt einen distalen Endabschnitt, der eine gekrümmte Oberfläche mit einem Krümmungsradius von 0,2 mm bis 0,4 mm aufweist, und sowohl die Außenoberfläche als auch die Neigungsoberfläche sind mit dem distalen Endabschnitt verbunden.
In diesem Fall wird die Luftdichtigkeit zwischen den beiden Endabschnitten des Sensorelements weiter verbessert.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Montageverfahren eines Gassensors bereitzustellen, das eine bevorzugte Implementierung der Fixierung und des luftdichten Abdichtens eines Elements wie eines Sensorelements innerhalb eines rohrförmigen Körpers ermöglicht.
Figurenliste

1 ist eine Hauptteil-Querschnittsdarstellung, die entlang der Längsrichtung eines Gassensors 100 aufgenommen ist, der ein Ziel der Montage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
2A und 2B sind Querschnittsdarstellungen in Richtung der z-Achse zur Veranschaulichung eines Zustands in der Mitte der Montage bzw. Baugruppe eines Elementdichtkörpers 1.
3A und 3B sind Querschnittsdiagramme in Richtung der z-Achse zur Veranschaulichung eines Zustands in der Mitte der Montage bzw. Baugruppe des Elementdichtkörpers 1.
4A und 4B sind Querschnittsdiagramme in Richtung der z-Achse zur Veranschaulichung eines Zustands in der Mitte der Montage bzw. Baugruppe des Elementdichtkörpers 1.
5 ist ein detailliertes Querschnittsdiagramm eines Verlängerungsabschnitts 32Z eines rohrförmigen Körpers 30 und einer Crimpvorrichtung 103 entlang der z-Achsenrichtung vor der Ausführung der Crimpbehandlung.
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen den in Tabelle 1 gezeigten Standards darstellt.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Krümmungsradius R eines distalen Endabschnitts 32c und einer Leckagemenge in einem Luftdichtigkeitstest zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
<Konfiguration des Gassensors>
1 ist ein Hauptteil-Querschnittsdiagramm, das entlang der Längsrichtung eines Gassensors 100 (spezieller eines Hauptkörperteils davon) aufgenommen ist, der ein Ziel der Montage bzw. Baugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Gassensor 100 so konfiguriert, dass er eine vorbestimmte Gaskomponente (z.B. NOx oder dergleichen) unter Verwendung eines in dem Gassensor 100 vorgesehenen Sensorelements 10 erfasst. Es ist zu beachten, dass in 1 die vertikale Richtung als z-Achsen-Richtung dargestellt ist und die Längsrichtung des Gassensors 100 mit der z-Achsen-Richtung übereinstimmt (dasselbe gilt auch für die nachfolgenden Figuren).
Der Gassensor 100 weist hauptsächlich eine Konfiguration auf, bei der ein Elementdichtkörper (Baugruppe) 1, der ein Sensorelement 10, ringförmig montierte Komponenten 20, die ringförmig um das Sensorelement 10 montiert sind, und einen rohrförmigen Körper 30 enthält, der weiter ringförmig um die ringförmig montierten Komponenten 20 montiert ist und die ringförmig montierten Komponenten 20 aufnimmt, durch eine Schutzabdeckung 2, einen Befestigungsbolzen 3 und einen Außenzylinder 4 abgedeckt ist. Mit anderen Worten, im Allgemeinen hat der Elementdichtkörper 1 eine Konfiguration, bei der das Sensorelement 10 in einer axialen Richtung an einer axialen Mittelposition in das Innere des rohrförmigen Körpers 30 eindringt, und die ringförmig montierten Komponenten 20 sind ringförmig an dem Sensorelement 10 innerhalb des rohrförmigen Körpers 30 montiert.
Das Sensorelement 10 ist ein längliches, säulenförmiges oder dünnes, plattenförmiges Element, dessen Hauptbestandteilsmaterial ein Elementkörper, hergestellt aus sauerstoffionenleitender Festelektrolytkeramik, wie Zirkoniumdioxid, ist. Das Sensorelement 10 ist auf einer Mittelachse entlang der Längsrichtung des rohrförmigen Körpers 30 angeordnet. Die Erstreckungsrichtung der Mittelachse, die mit der Längsrichtung des rohrförmigen Körpers 30 übereinstimmt, wird im Folgenden auch als axiale Richtung bezeichnet. In 1 und den folgenden Figuren entspricht die axiale Richtung der Richtung der z-Achse.
Das Sensorelement 10 ist so konfiguriert, dass es einen Gaseinlass, einen Innenraum und dergleichen auf einer Seite eines ersten Spitzenendabschnitts 10a aufweist und verschiedene Elektroden und eine Verdrahtungsprobe auf einer Oberfläche oder im Inneren des Elementkörpers enthält. In dem Sensorelement 10 werden Sauerstoffionen erzeugt, wenn ein in den Innenraum eingeleitetes Testgas in dem Innenraum verringert oder zersetzt wird. Im Gassensor 100 wird die Konzentration einer Gaskomponente auf der Grundlage der Tatsache erhalten, dass die Menge an Sauerstoffionen, die im Inneren des Elements fließt, proportional zur Konzentration der Gaskomponente in einem Testgas ist.
Ein vorbestimmter Bereich auf einer Oberfläche des Sensorelements 10 in der Längsrichtung vom ersten Spitzenendabschnitt 10a ist mit einem Schutzfilm 11 bedeckt. Der Schutzfilm 11 ist vorgesehen, um die Umgebung des ersten Spitzenendabschnitts 10a des Sensorelements 10, wo der Innenraum, die Elektroden und dergleichen vorgesehen sind, vor einem durch Benetzung und dergleichen verursachten Wärmeschock zu schützen, und wird daher auch als eine Wärmeschock-resistente Schutzschicht bezeichnet. Der Schutzfilm 11 ist beispielsweise ein poröser Film, der aus Al₂O₃ oder dergleichen besteht und eine Dicke von etwa 10 µm bis 2000 µm aufweist. Es ist bevorzugt, dass der Schutzfilm 11 so ausgebildet ist, dass er im Sinne seines Zwecks einer Kraft von bis zu etwa 50 N standhält. Es ist zu beachten, dass der Formationsbereich des Schutzfilms 11 in 1 und jeder der nachfolgenden Figuren lediglich ein Beispiel ist und ein tatsächlicher Formationsbereich entsprechend einer spezifischen Struktur des Sensorelements 10 als angemessen bestimmt wird.
Die Schutzabdeckung 2 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Außenelement, das den ersten Spitzenendabschnitt 10a des Sensorelements 10 schützt, der ein Teil ist, das während des Gebrauchs in direkten Kontakt mit dem Zielgas kommt. Die Schutzabdeckung 2 ist an einem äußeren peripheren Endabschnitt (Außenumfang eines Teils 31 mit kleinem Durchmesser, der später beschrieben wird) des rohrförmigen Körpers 30 auf einer unteren Seite, wie in der Figur zu sehen (negative Seite in Richtung der z-Achse), durch Schweißen befestigt.
In dem in 1 dargestellten Fall hat die Schutzabdeckung 2 einen zweischichtigen Aufbau mit einer äußeren Abdeckung 2a und einer inneren Abdeckung 2b. Die äußere Abdeckung 2a und die innere Abdeckung 2b sind jeweils mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern H1 und H2 und H3 und H4 versehen, durch die ein Gas hindurchtreten kann. Es ist zu beachten, dass die Art, die angeordnete Anzahl, die Anordnungsposition, die Form und dergleichen der in 1 dargestellten Durchgangslöcher lediglich ein Beispiel sind und unter Berücksichtigung einer Einströmungsart von Messgas in die Schutzabdeckung 2 entsprechend bestimmt werden können.
Der Befestigungsbolzen 3 ist ein ringförmiges Element, das zur Befestigung des Gassensors 100 an einer Messposition dient. Der Befestigungsbolzen 3 beinhaltet einen mit Gewinde versehenen Bolzenabschnitt 3a und einen Halteabschnitt 3b, der gehalten wird, wenn der Bolzenabschnitt 3a verschraubt wird. Der Bolzenabschnitt 3a ist mit einer Mutter zu verschrauben, die an einer Position an einer Befestigungsposition des Gassensors 100 vorgesehen ist. Beispielsweise wird der Bolzenabschnitt 3a mit einem Mutterabschnitt verschraubt, der im Auspuffrohr des Autos vorgesehen ist, wodurch der Gassensor 100 so am Auspuffrohr befestigt wird, dass die Seite der Schutzabdeckung 2 des Gassensors 100 im Auspuffrohr freiliegt.
Der Außenzylinder 4 ist ein zylindrisches Element, bei dem ein Endabschnitt davon (ein unterer Endabschnitt, wie in der Figur zu sehen) an einem äußeren peripheren Endabschnitt des rohrförmigen Körpers 30 auf einer oberen Seite, wie in der Figur zu sehen (positive Seite in Richtung der z-Achse), durch Schweißen befestigt ist. Im Inneren des Außenzylinders 4 ist ein Anschlussstück 5 angeordnet. Weiterhin ist eine Gummitülle 6 ringförmig an einem anderen Endabschnitt (oberer Endabschnitt, wie in der Figur zu sehen) des Außenzylinders 4 angebracht.
Das Anschlussstück 5 enthält eine Vielzahl von Kontaktelementen 51, die mit einer Vielzahl von Anschlusselektroden in Kontakt kommen, die in einem zweiten Spitzenendabschnitt 10b des Sensorelements 10 enthalten sind. Jedes Kontaktelement 51 ist mit einer Zuleitung 7 verbunden, die in die Tülle 6 eingeführt ist. Die Zuleitungen 7 sind mit einer Steuerung und verschiedenen Stromversorgungen (nicht dargestellt) außerhalb des Gassensors 100 verbunden.
Es ist zu beachten, dass in 1 zwar nur zwei Kontaktelemente 51 und Zuleitungen 7 dargestellt sind, es sich dabei aber lediglich um Beispiele handelt.
Der rohrförmige Körper 30 ist ein Metallrohrelement, das auch als Hauptmetallverschraubung bezeichnet wird. In dem rohrförmigen Körper 30 sind das Sensorelement 10 und die ringförmig montierten Komponenten 20 aufgenommen. Mit anderen Worten, der rohrförmige Körper 30 ist weiterhin ringförmig um die ringförmig montierten Komponenten 20 montiert, die ringförmig um das Sensorelement 10 montiert sind.
Der rohrförmige Körper 30 beinhaltet hauptsächlich ein dickes Hauptteil 30M mit einer zylindrischen Innenoberfläche 30a parallel zur axialen Richtung, die einen zylindrischen Innenraum (Durchgangsloch) 30h bildet (siehe 2A und 2B), ein durchmesserverringertes Teil 31, das dicker als das Hauptteil 30M ist, das an einem unteren Endabschnitt in der axialen Richtung, wie in der Figur zu sehen, vorgesehen ist (negative Seite in der z-Achsenrichtung), ein dünnes Crimpteil 32, das sich von einer Endoberfläche 30c des Hauptteils 30M, das an einem oberen Ende in der axialen Richtung, wie in der Figur zu sehen, positioniert ist, weiter nach oben erstreckt und das in einer Richtung in Richtung zum axialen Zentrum gebogen ist, und ein Verriegelungsteil 33, das in der Umfangsrichtung nach außen vorsteht.
In dem durchmesserverringerten Teil 31 wird der Durchmesser des Innenraums 30h durch eine verjüngte Oberfläche 30b verringert, die im Querschnitt eine verjüngende Form aufweist, die in Bezug auf die Innenoberfläche 30a geneigt ist.
Durch das Biegen des Crimpteils 32 wird eine beliebige innenliegende ringförmige Komponente 20 (direkt ein zweiter Keramikträger 23) von der oberen Seite, wie in der Figur zu sehen, gepresst und fixiert (gedrückt). Es ist zu beachten, dass, wie später beschrieben wird, das Crimpteil 32 nach dem Trocknen des Sensorelements 10 und der ringförmig montierten Komponenten 20 gebogen wird.
Die ringförmig montierten Komponenten 20 sind ein erster Keramikträger 21, ein Pulverpressling 22 und ein zweiter Keramikträger 23.
Der erste Keramikträger 21 und der zweite Keramikträger 23 sind jeweils ein Isolator, hergestellt aus Keramik. Genauer gesagt, ist ein rechteckiges Durchgangsloch (nicht dargestellt) entsprechend der Querschnittsform des Sensorelements 10 an einer axialen Mittelposition des ersten Keramikhalters 21 und des zweiten Keramikhalters 23 vorgesehen, und das Sensorelement 10 wird in das Durchgangsloch eingesetzt, wodurch der erste Keramikhalter 21 und der zweite Keramikhalter 23 ringförmig an dem Sensorelement 10 befestigt werden. Es ist zu beachten, dass der erste Keramikträger 21 auf der verjüngten Oberfläche 30b des rohrförmigen Körpers 30 an der unteren Seite, wie in der Figur zu sehen, eingerastet ist.
Im Gegensatz dazu wird der Pulverpressling 22 auf eine solche Weise erhalten, dass zwei Formkörper 22a und 22b (siehe 2A und 2B), die durch Formen von Keramikpulver, wie Talkum, gebildet und ringförmig an dem Sensorelement 10 angebracht wurden, wobei das Sensorelement 10 in ein Durchgangsloch eingeführt wurde, ähnlich wie der erste Keramikträger 21 und der zweite Keramikträger 23, innerhalb des rohrförmigen Körpers 30 angeordnet werden, während sie ringförmig um das Sensorelement 10 herum angebracht sind, und dann weiter komprimiert werden, um integral miteinander zu sein. Genauer gesagt, werden die Keramikteilchen, die den Pulverpressling 22 bilden, dicht in den Raum gefüllt, der von dem ersten Keramikträger 21 und dem zweiten Keramikträger 23 und dem rohrförmigen Körper 30 eingeschlossen wird, durch den das Sensorelement 10 eindringt.
Im Hinblick auf die Sicherheit der Luftdichtigkeit, die Montage- bzw. Baugruppengenauigkeit und dergleichen ist es vorteilhaft, dass die Durchgangslöcher des ersten Keramikträgers 21 und des zweiten Keramikträgers 23 und die Durchgangslöcher der Formkörper 22a und 22b so konfiguriert sind, dass ein Unterschied zur Querschnittsgröße des Sensorelements 10 in der Konstruktion 0,25 mm bis 0,35 mm beträgt und dass die Maßtoleranz 0,1 mm beträgt. Weiterhin ist es bevorzugt, dass ein mittlerer Teilchendurchmesser der Keramikpulverteilchen, die den Pulverpressling 22 bilden, 150 µm bis 300 µm beträgt.
Es ist zu beachten, dass die Verwendung von zwei Formkörpern 22a und 22b nicht unbedingt erforderlich ist und auch ein einzelner Formkörper verwendet werden kann. Alternativ kann ein separater Keramikträger oder Formkörper zwischen den beiden Formkörpern 22a und 22b eingefügt werden.
In dem Elementdichtkörper 1 wird im Allgemeinen die Fixierung des Sensorelements 10 und der ringförmig montierten Komponenten 20 innerhalb des rohrförmigen Körpers 30 durch Verriegelung, die durch die verjüngte Oberfläche 30b des ersten Keramikträgers 21 durchgeführt wird, und durch Verpressung, die durch das Crimpteil 32 von der oberen Seite, wie in der Figur zu sehen, des zweiten Keramikträgers 23 durchgeführt wird, realisiert. Außerdem wird die luftdichte Abdichtung zwischen der Seite des ersten Spitzenendabschnitts 10a und der Seite des zweiten Spitzenendabschnitts 10b des Sensorelements 10 durch die Druckfüllung des Pulverpresslings 22 realisiert.
<Montage des Elementdichtkörpers>
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Montage des Elementdichtkörpers 1 beschrieben. 2A bis 4B sind jeweils Querschnittsdarstellungen in Richtung der z-Achse zur Veranschaulichung eines Zustands in der Mitte der Montage bzw. Baugruppe des Elementdichtungskörpers 1. Es ist zu beachten, dass die Darstellung der Schutzabdeckung 2 in 2A bis 4B lediglich schematisch ist.
Zunächst wird ein ringförmiger Montagekörper 1a hergestellt, in dem der erste Keramikträger 21, die beiden Formkörper 22a und 22b und der zweite Keramikträger 23 nacheinander ringförmig an dem Sensorelement 10 montiert werden, wie in 2A dargestellt. Mit anderen Worten, in dem ringförmigen Montagekörper 1a wird jede Komponente ringförmig montiert, so dass sich der erste Keramikhalter 21 und der zweite Keramikhalter 23 an den beiden Enden befinden.
Genauer gesagt, ist in dem ringförmigen Montagekörper 1a ein rechteckiges Durchgangsloch (nicht dargestellt), das in jedem dem ersten Keramikträger 21, den Formkörpern 22a und 22b und dem zweiten Keramikträger 23 vorgesehen ist, so an dem Sensorelement 10 angebracht, dass jede Komponente ringförmig an dem Sensorelement 10 montiert ist. Für die Ausbildung des ringförmigen Montagekörpers 1a wird gegebenenfalls eine allgemein bekannte Technologie angewendet. Vorzugsweise wird die ringförmige Montage so durchgeführt, dass der auf der Seite des ersten Spitzenendabschnitts 10a vorgesehene Schutzfilm 11 nicht mit dem Durchgangsloch jeder ringförmig zu montierenden Komponente in Berührung kommt.
Dann wird durch Einsetzen des hergestellten ringförmigen Montagekörpers 1a in den rohrförmigen Körper 30, wie durch den Pfeil AR1 angedeutet, der rohrförmige Körper 30 ringförmig an dem ringförmigen Montagekörper 1a montiert. Es ist zu beachten, dass, wie in 2A dargestellt, das Crimpteil 32 zu diesem Zeitpunkt nicht gebogen ist und als dünner zylindrischer Verlängerungsabschnitt 32Z vorliegt, der sich von der Endoberfläche 30c vertikal nach oben (positive Richtung in der z-Achse) erstreckt. In diesem Fall setzt sich die Innenoberfläche des Verlängerungsabschnitts 32Z in die zylindrische Innenoberfläche 30a in axialer Richtung fort, die den Innenraum 30h im rohrförmigen Körper 30 (oder im Hauptteil 30M) bildet. Daher wird die Innenoberfläche 30a, einschließlich der Innenoberfläche des Verlängerungsabschnitts 32Z, im Folgenden auch als Innenoberfläche 30a bezeichnet.
Es ist zu beachten, dass der Verlängerungsabschnitt 32Z in 2A bis 4B zwar nicht detailliert dargestellt ist, der Verlängerungsabschnitt 32Z jedoch Merkmale in seiner Form aufweist (insbesondere die Form um seinen distalen Endabschnitt). Im Allgemeinen hat der Verlängerungsabschnitt 32Z eine Konfiguration, so dass der Verlängerungsabschnitt 32Z vorzugsweise einer Biegung zum Ausbilden des Crimpteils 32 unterworfen ist. Die Details dazu werden später beschrieben.
2A zeigt ein Beispiel für einen Fall, in dem der ringförmige Montagekörper 1a von der vertikal oberen Seite mit einer Haltung, dass der erste Spitzenendabschnitt 10a nach unten zeigt, in den rohrförmigen Körper 30 eingesetzt wird, der in einer Weise befestigt ist, dass der Verlängerungsabschnitt 32Z nach oben zeigt und die axiale Richtung mit der vertikalen Richtung (z-Achsenrichtung) übereinstimmt, derart, dass das Verriegelungsteil 33 von unten mit einem vorbestimmten rohrförmigen Körperstützmittel 101 unterstützt wird. Durch das Einsetzen kann ein Zustand, wie in 2B, dargestellt realisiert werden, bei dem das Sensorelement 10 in axialer Richtung an der axialen Mittelposition des rohrförmigen Körpers 30 eindringt und die ringförmig montierten Komponenten 20 im Innenraum 30h des rohrförmigen Körpers 30 aufgenommen sind. In diesem Fall sind die ringförmig montierten Komponenten 20 an der verjüngten Oberfläche 30b am tiefsten Teil des Innenraums 30h verriegelt, während der erste Spitzenendabschnitt 10a des Sensorelements 10 durch das durchmesserverringerte Teil 31 zur Außenseite des rohrförmigen Körpers 30 eindringt. Der zweite Spitzenendabschnitt 10b ragt ursprünglich aus den ringförmig montierten Komponenten 20 heraus.
Es ist zu beachten, dass anstelle des in 2A dargestellten Aspekts sowohl der ringförmige Montagekörper 1a als auch der rohrförmige Körper 30 in vertikal umgekehrter Stellung sein können, und der rohrförmige Körper 30 von der vertikal oberen Seite in Bezug auf den ringförmigen Montagekörper 1a ringförmig montiert ist.
Wie in 2B dargestellt, sind zum Zeitpunkt des Einsetzens des ringförmigen Montagekörpers 1a die Formkörper 22a und 22b getrennt vorhanden, und weiter ragt, wie durch die geschlossene Kurvenlinie E1 angedeutet, der zweite Keramikträger 23 aus dem Verlängerungsabschnitt 32Z heraus. Es kann auch gesagt werden, dass das Einsetzen des ringförmigen Montagekörpers 1a bewirkt, dass der rohrförmige Körper 30 weiter ringförmig am Außenumfang des ringförmigen Montagekörpers 1a befestigt wird.
Nach dem Einsetzen des ringförmigen Montagekörpers 1a in den rohrförmigen Körper 30 wird anschließend, wie in 3A dargestellt, ein vorbestimmtes Pressmittel 102 veranlasst, gegen ein oberes Ende des zweiten Keramikträgers 23, der sich an der obersten Position im ringförmigen Montagekörper 1a befindet und aus dem Verlängerungsabschnitt 32Z herausragt, zur Anlage zu kommen, und wird weiter abgesenkt. Durch das Absenken des Pressmittels 102 wird der zweite Keramikträger 23 mit einer vorbestimmten Belastung f1 senkrecht nach unten (negative Richtung in der z-Achse) gedrückt. Die Verpressung mit der Belastung f1 wird als vorläufige Verpressung (Primärverpressung) bezeichnet.
Durch das provisorische Verpressen werden die zwei Formkörper 22a und 22b unmittelbar unterhalb des zweiten Keramikträgers 23 durch den zweiten Keramikträger 23 komprimiert, so dass ein Pulverpressling 22 entsteht, wie in 3B dargestellt. Wie durch die geschlossene Kurvenlinie E2 angedeutet, ist der zweite Keramikträger 23 im Vergleich zu vor dem Pressen abgesenkt. Weiterhin ist das Sensorelement 10 aufgrund der provisorischen Verpressung in einem vorbestimmten Anordnungsbereich angeordnet.
Es ist zu beachten, dass die Belastung f1 vorzugsweise in einem Bereich von 235 N bis 295 N anzusetzen ist.
Nachdem die vorstehend beschriebene provisorische Verpressung durchgeführt wurde, wie in 3B dargestellt, wird das Pressmittel 102 wieder in Anlage an das obere Ende des zweiten Keramikträgers 23 gebracht und weiter abgesenkt. Eine Belastung f2, die durch das Pressmittel 102 auf den zweiten Keramikträger 23 ausgeübt wird, wird normalerweise auf einen Wert eingestellt, der größer ist als die Belastung f1 bei der provisorischen Verpressung. Die Verpressung mit der Belastung f2 wird als Hauptverpressung (Sekundärverpressung) bezeichnet.
Wie durch die geschlossene Kurvenlinie E3 in 4A angedeutet, wird nach der Hauptverpressung das obere Ende des zweiten Keramikträgers 23 vom Spitzenende des Verlängerungsabschnitts 32Z des rohrförmigen Körpers 30 um einen vorbestimmten Abstand (im Folgenden eine Crimphöhe) h nach unten abgesenkt.
Durch die Hauptverpressung wird der eine Pulverpressling 22 durch den zweiten Keramikträger 23 weiter komprimiert. Auf diese Weise wird das Sensorelement 10 vollständig fixiert und die Seite des ersten Spitzenendabschnitts 10a und der zweite Spitzenendabschnitt 10b des Sensorelements 10 sind luftdicht abgedichtet.
Es ist zu beachten, dass das Sensorelement 10 aufgrund der Hauptverpressung geringfügig von der Anordnungsposition bei der provisorischen Verpressung verschoben werden kann. Durch die Einstellung der Anordnungsposition des Sensorelements 10 zum Zeitpunkt der provisorischen Verpressung unter Berücksichtigung der Position zum Zeitpunkt der Hauptverpressung fällt die Fixierposition des Sensorelements 10 nach der Hauptverpressung jedoch in einen vorgegebenen Toleranzbereich.
Es ist zu beachten, dass die Belastung f2 vorzugsweise in einem Bereich von 4,98 kN bis 5,82 kN anzusetzen ist.
Nachdem die Hauptverpressung durchgeführt wurde, wird anschließend eine Crimpbehandlung durch Biegen des Verlängerungsabschnitts 32Z des rohrförmigen Körpers 30 in der axialen Mittenrichtung durchgeführt, um das Crimpteil 32 zu bilden.
Die Crimpbehandlung wird im Allgemeinen durch Absenken einer metallischen Crimpvorrichtung (Biegemittel) 103 durchgeführt, die oberhalb des Verlängerungsabschnitts 32Z angeordnet ist, so dass sie an dem Verlängerungsabschnitt 32Z zur Anlage kommt. Die Einzelheiten der Crimpbehandlung sowie die detaillierte Konfiguration des Spitzenendabschnitts des Verlängerungsabschnitts 32Z werden später im Einzelnen beschrieben.
Durch die Ausführung der Crimpbehandlung, wie in 4B dargestellt, wird der Verlängerungsabschnitt 32Z gebogen und das Crimpteil 32 wird gebildet. Das Crimpteil 32 ist so vorgesehen, dass es an dem zweiten Keramikträger 23 anliegt.
Mit dem Abschluss der Crimpbehandlung wird die Fixierung zwischen dem Sensorelement 10 und den ringförmig montierten Komponenten 20 im Inneren des rohrförmigen Körpers 30 realisiert. Auf diese Weise erhält man den Elementdichtkörper 1.
Es ist zu beachten, dass, wenn der Verlängerungsabschnitt 32Z durch die Crimpbehandlung gebogen wird, um zu verhindern, dass der zweite Keramikträger 23 durch den Kontakt des Verlängerungsabschnitts 32Z mit dem zweiten Keramikträger 23 beschädigt wird, die Crimpbehandlung durchgeführt werden kann, nachdem eine Unterlegscheibe, die eine dünne ringförmige Metallplatte ist, auf dem zweiten Keramikträger 23 angeordnet ist.
<Einzelheiten der Crimpbehandlung>
Im Folgenden wird die von der Crimpvorrichtung 103 durchgeführte Crimpbehandlung sowie die Form des Verlängerungsabschnitts 32Z des rohrförmigen Körpers 30, der ein Ziel der Crimpbehandlung ist, und die Form der Crimpvorrichtung 103 genauer beschrieben.
5 ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung des Verlängerungsabschnitts 32Z des rohrförmigen Körpers 30 und der Crimpvorrichtung 103, aufgenommen in Richtung der z-Achse vor Ausführung der vorstehend beschriebenen Crimpbehandlung. Es ist zu beachten, dass die Darstellung des zweiten Keramikträgers 23 sowie anderer ringförmig montierter Komponenten 20 weggelassen wurde.
Obwohl in 2A bis 4B keine Darstellung im Einzelnen erfolgt, hat der Verlängerungsabschnitt 32Z, der zum Crimpteil 32 verformt wird, indem er durch die Crimpbehandlung gebogen wird, tatsächlich eine solche Form, die dünner ist als das Hauptteil 30M und die auch eine verringerte Dicke in Richtung seines Spitzenendes aufweist. Weiterhin hat ein anstoßender Abschnitt 103a, der in der Crimpvorrichtung 103 an den Verlängerungsabschnitt 32Z anstößt, eine Form, die der Form des Verlängerungsabschnitts 32Z entspricht.
Genauer gesagt, ist in dem Verlängerungsabschnitt 32Z die Innenoberfläche 30a, die sich von dem Hauptteil 30M des rohrförmigen Körpers 30 fortsetzt, parallel zur axialen Richtung (z-Achsen-Richtung, wenn der rohrförmige Körper 30 sich in einer Orientierung befindet, wie sie in 2A bis 5 dargestellt ist), und eine Außenoberfläche 32a scheint parallel zu der Innenoberfläche 30a zu sein, hat aber tatsächlich eine verjüngende Form im Querschnitt, die in Richtung des Spitzenendes des Verlängerungsabschnitts 32Z (positive Richtung in der z-Achse) etwas dünner wird. Vorzugsweise beträgt der Öffnungswinkel α der Außenoberfläche 32a 2° bis 8°.
Auch bei der Innenoberfläche 30a ist die Innenoberfläche 30a nicht parallel zur axialen Richtung bis zum Spitzenende des Verlängerungsabschnitts 32Z, sondern eine im Querschnitt sich verjüngende Form der Neigungsoberfläche 32b, die in Richtung einer radial äußeren Seite des rohrförmigen Körpers 30 geneigt ist, kommt mit einem Teil der Innenoberfläche 30a in der Nähe ihres Spitzenendes in Verbindung. Es ist bevorzugt, dass der Öffnungswinkel β der Neigungsoberfläche 32b 26° bis 38° beträgt. Mit anderen Worten, die Neigungsoberfläche 32b ist gegenüber der Erstreckungsrichtung der Innenoberfläche 30a um β/2 geneigt.
Anstatt dass sich die Außenoberfläche 32a und die Neigungsoberfläche 32b direkt am distalen Endabschnitt 32c schneiden, wie es der Fall ist, ist es bevorzugt, dass, wie in 5 dargestellt, der distale Endabschnitt 32c des Verlängerungsabschnitts 32Z eine solche gekrümmte Oberfläche aufweist, dass ein Querschnitt entlang der axialen Richtung mit einem vorbestimmten Krümmungsradius R gekrümmt ist, und die Außenoberfläche 32a und die Neigungsoberfläche 32b mit dem distalen Endabschnitt 32c verbunden sind. Der Wert des Krümmungsradius R beträgt vorzugsweise 0,2 mm bis 0,4 mm, bevorzugter 0,3 mm bis 0,35 mm.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass eine Dicke (im Folgenden auch als Crimpteilplattendicke bezeichnet) t des Verlängerungsabschnitts 32Z an der Position der Endoberfläche 30c des Hauptteils 30M, die ein Basisende (Wurzel) des Verlängerungsabschnitts 32Z ist, 0,47 mm bis 0,64 mm beträgt. Es ist zu beachten, dass unterschiedliche Werte der Dicke t unterschiedliche Öffnungswinkel α der Außenoberfläche 32a verursachen, und daher ist das Einstellen des Wertes der Dicke t, so dass er in den Bereich fällt, im Wesentlichen äquivalent zum Einstellen des Öffnungswinkels α, so dass er in den vorstehend beschriebenen Bereich von 2° bis 8° fällt.
Es ist zu beachten, dass der rohrförmige Körper 30, der den Verlängerungsabschnitt 32Z mit einer Form, wie in 5 dargestellt, enthält, beispielsweise dadurch erhalten werden kann, dass zunächst seine allgemeine Form durch Schmieden von Metallmaterial erhalten wird und dann eine maschinelle Bearbeitung, Polieren und dergleichen durchgeführt wird.
In Bezug auf die Crimpvorrichtung 103, wie in 4A und 5 dargestellt, ist die Crimpvorrichtung 103 zum Zeitpunkt der Crimpbehandlung an einer Position oberhalb des rohrförmigen Körpers 30 angeordnet, wobei eine Endoberfläche 103s derselben dem rohrförmigen Körper 30 zugewandt ist, koaxial mit einer axialen Mitte c des rohrförmigen Körpers 30 und so, dass sie in der Lage ist, sich dem rohrförmigen Körper 30 zu nähern und entgegengesetzt zu arbeiten, wie durch den Pfeil AR2 angezeigt.
Die Crimpvorrichtung 103 beinhaltet einen anliegenden Abschnitt 103a, der ein Abschnitt ist, um in direkten Anschlag gegen den Verlängerungsabschnitt 32Z zu kommen und den Verlängerungsabschnitt 32Z zu biegen, wenn man sich dem rohrförmigen Körper 30 nähert, und einen Lochabschnitt 103h, der eine rohrförmige Form (zum Beispiel eine zylindrische Form) hat, um als Rückzugsraum für den zweiten Spitzenendabschnitt 10b des Sensorelements 10 zum Zeitpunkt der Annäherung zu dienen.
Der anliegende Abschnitt 103a ist eine ringförmige Ausnehmung, die flacher ist als der Lochabschnitt 103h, der so vorgesehen ist, dass er sich um den Lochabschnitt 103h herum auf der Seite der einen Endoberfläche 103s fortsetzt.
In einem Zustand, in dem die Crimpvorrichtung 103 so angeordnet ist, wie in 4A und 5 dargestellt, erstreckt sich der Lochabschnitt 103h entlang der axialen Richtung am mittleren Abschnitt, und der anliegende Abschnitt 103a befindet sich um seine untere Endabschnittsseite. Bei dieser Konfiguration hat der anliegende Abschnitt 103a eine gekrümmte Oberfläche, die in einer Richtung von der Seite des rohrförmigen Körpers 30 in Richtung des anliegenden Abschnitts 103a vorsteht.
Genauer gesagt, ist der anliegende Abschnitt 103a so vorgesehen, dass in der gekrümmten Linie, die als sein Querschnitt dient, ein gekrümmter Scheitelpunkt 103c vorhanden ist, der einen größeren (vertikalen) Abstand von der einen Endoberfläche 103s hat als ein Punkt 103b, der einem Linienschnittpunkt zwischen dem anliegenden Abschnitt 103a und dem Lochabschnitt 103h entspricht. Darüber hinaus ist der anliegende Abschnitt 103a so vorgesehen, dass ein Öffnungsdurchmesser (maximaler Öffnungsdurchmesser) D1 in der einen Endoberfläche 103s des anliegenden Abschnitts 103a größer ist als ein Öffnungsdurchmesser D2 im distalen Endabschnitt 32c des Verlängerungsabschnitts 32Z. Mit anderen Worten bedeutet der letztere Fall, dass der Formationsbereich des anliegenden Abschnitts 103a so eingestellt ist, dass der distale Endabschnitt 32c des Verlängerungsabschnitts 32Z unveränderlich in Anlage gegen den anliegenden Abschnitt 103a kommt.
Wenn der Verlängerungsabschnitt 32Z und die Crimpvorrichtung 103 die vorstehend beschriebenen Konfigurationen aufweisen, verläuft die Crimpbehandlung im Allgemeinen wie folgt.
Zunächst wird die Crimpvorrichtung 103 abgesenkt, um sich dem Verlängerungsabschnitt 32Z anzunähern, so dass der distale Endabschnitt 32c des Verlängerungsabschnitts 32Z in Anlage gegen den anliegenden Abschnitt 103a kommt.
Die Crimpvorrichtung 103 wird auch nach dem Anstoßen weiter abgesenkt. Auf diese Weise wird der Verlängerungsabschnitt 32Z von der Oberseite her gepresst, während er in der durch den anliegenden Abschnitt 103a gebildeten Ausnehmung eingeschlossen ist. Es ist zu beachten, dass die Ausnehmung des anliegenden Abschnitts 103a eine gekrümmte Oberfläche hat, die nach oben ragt und zur Oberseite und zur axialen Richtung hin geneigt ist, wie in der Figur von der Anschlagposition des distalen Endabschnitts 32c aus gesehen, und daher verschiebt sich die Richtung der Kraft, die auf den Verlängerungsabschnitt 32Z vom anliegenden Abschnitt 103a wirkt, von der vertikalen Richtung zur axialen Zentrumsrichtung in Richtung der Tiefe des anliegenden Abschnitts 103a, wenn die Crimpvorrichtung 103 weiter abgesenkt wird. Der Verlängerungsabschnitt 32Z verjüngt sich in Richtung der Spitzenendseite. Wenn der anliegende Abschnitt 103a weiter abgesenkt wird, wird der Verlängerungsabschnitt 32Z folglich in Übereinstimmung mit der gekrümmten Oberflächenform des anliegenden Abschnitts 103a verformt (während er entlang dieser geführt wird), so dass er allmählich gebogen wird.
Außerdem ändert sich durch das Vorhandensein des Scheitelpunktes 103c die Richtung der auf den Verlängerungsabschnitt 32Z einwirkenden Kraft in eine solche Richtung, dass der bereits gebogene Abschnitt nach dem Auftreffen auf den Scheitelpunkt 103c weiter nach innen gebogen wird, so dass der Grad der Biegung ausreichender ist und die ringförmig montierten Komponenten 20 sicher fixiert werden.
Wenn der distale Endabschnitt 32c des Verlängerungsabschnitts 32Z eine gekrümmte Oberfläche mit einem Krümmungsradius R ist, stößt der distale Endabschnitt 32c zunächst an den anliegenden Abschnitt 103a an, um entlang der gekrümmten Oberflächenform des anliegenden Abschnitts 103a geführt zu werden, mit dem Ergebnis, dass sowohl die Verformung als auch die Biegung des Verlängerungsabschnitts 32Z sanfter und sicherer ausgeführt werden. Auf diese Weise wird die Fixierung der ringförmig montierten Komponenten 20 sicherer durchgeführt und die Luftdichtigkeit zwischen den beiden Endabschnitten des Sensorelements 10 wird weiter verbessert.
Schließlich wird, wie in 1 und 4B dargestellt, das Crimpteil 32 gebildet, das ein gebogenes Teil zum Pressen und Fixieren der ringförmig montierten Komponenten 20 ist, indem es von der Oberseite in Kontakt mit dem zweiten Keramikträger 23 kommt.
Damit das Pressen und Fixieren durch das Crimpteil 32 bevorzugt durchgeführt werden kann, ist es bevorzugt, dass die Crimpteilplattendicke t 0,5 mm oder mehr und 0,8 mm oder weniger und die Crimphöhe h zu dem Zeitpunkt, wenn die Hauptverpressung unmittelbar vor der Crimpbehandlung durchgeführt wird, 0,5 mm oder mehr und 2 mm oder weniger beträgt.
Wenn die Crimpteilplattendicke t den vorstehenden Bereich überschreitet, ist dies nicht bevorzugt, weil der Verlängerungsabschnitt 32Z nicht vorzugsweise gebogen wird. Wenn die Crimphöhe h den vorstehenden Bereich übersteigt, ist dies nicht vorteilhaft, weil der gebogene Verlängerungsabschnitt 32Z mit dem Sensorelement 10 in Kontakt kommt oder kommen kann.
Des Weiteren ist es in Bezug auf den Verlängerungsabschnitt 32Z, dessen Crimpteilplattendicke t unter den vorstehenden Bereich fällt, schwierig, ihn so herzustellen, dass eine ausreichende Festigkeit gewährleistet werden kann. Weiterhin ist es nicht vorteilhaft, wenn die Crimphöhe h nach der Hauptverpressung einen solchen Wert hat, dass der vorstehende Bereich unterschritten wird, weil die Verpressung des Pulverpresslings 22 nicht ausreichend ist und die Fixierung und der luftdichte Abschluss des Sensorelements 10 nicht vorzugsweise realisiert werden können.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Crimpbehandlung des Biegens des Verlängerungsabschnitts von einem Endabschnitt des rohrförmigen Körpers als ein Schritt des Befestigens der ringförmig montierten Komponenten, die ringförmig an dem Sensorelement angebracht sind, in dem rohrförmigen Körper angenommen wird, was ein Schritt des Verfahrens des Zusammenbaus des Elementdichtungskörpers ist, der ein Hauptbestandteil des Gassensors ist, dadurch, dass der Verlängerungsabschnitt eine verjüngende Form aufweist und der anliegende Abschnitt der Crimpvorrichtung zum Biegen des Verlängerungsabschnitts durch Anstoßen an den Verlängerungsabschnitt eine gekrümmte Oberfläche aufweist, die in einer Richtung von dem rohrförmigen Körper zu der Crimpvorrichtung vorsteht, der Verlängerungsabschnitt sicher gebogen, mit dem Ergebnis, dass eine sichere Befestigung der ringförmig montierten Komponenten implementiert wird.
Da der Verlängerungsabschnitt in einer Linie mit dem anliegenden Abschnitt der Crimpvorrichtung gebogen ist, wird außerdem der Abrieb der Crimpvorrichtung verringert und die Lebensdauer der Crimpvorrichtung wird verlängert.
Insbesondere dadurch, dass der distale Endabschnitt des Verlängerungsabschnitts eine gekrümmte Oberfläche mit einem vorbestimmten Krümmungsradius aufweist, wird die Luftdichtigkeit zwischen zwei Endabschnitten des Sensorelements weiter verbessert.
[Beispiele]
(Beispiel 1)
Es wurden zehn Elementdichtungskörper 1 (Probe 1 bis Probe 10) hergestellt, die in der Verwendung des rohrförmigen Körpers 30, dessen Verlängerungsabschnitt 32Z eine verjüngende Form aufweist, gemeinsam sind, sich aber durch verschiedene Kombinationen der Crimphöhe h und der Crimpteilplattendicke t in jedem rohrförmigen Körper 30 unterscheiden, und die resultierenden Produkte wurden bewertet (Bewertung 1 und Bewertung 2). Weiterhin wurde für jeden der Elementdichtungskörper 1 auch eine Bewertung der Luftdichtigkeit durchgeführt (Bewertung 3).
Es ist zu beachten, dass der Öffnungswinkel β der Neigungsoberfläche 32b des Verlängerungsabschnitts 32Z auf 32° und der Krümmungsradius R des distalen Endabschnitts 32c auf 0,2 mm eingestellt wurde. Daher ist die Verwendung unterschiedlicher Crimpteilplattendicken t äquivalent zur Verwendung unterschiedlicher Öffnungswinkel α des Verlängerungsabschnitts 32Z.

Tabelle 1 zeigt die Crimphöhe h und die Crimpteilplattendicke t im Elementdichtkörper 1 vor der Crimpbehandlung. Außerdem ist in 6 ein Diagramm dargestellt, das eine Beziehung zwischen den in Tabelle 1 gezeigten Proben zeigt. [Tabelle 1]

								Einheit: mm
	PROBE 1	PROBE 2	PROBE 3	PROBE 4	PROBE 5	PROBE 6	PROBE 7	PROBE 8	PROBE 9	PROBE 10
CRIMPHÖHE	0,6	2	3	4	0,6	2	3	4	2	2
CRIMPTEIL-PLATTENDICKE	0,5	0,5	0,5	0,5	0,8	0,8	0,8	0,8	1,3	1,8

Die Bewertung der Crimpbehandlung wurde auf zwei Arten durchgeführt, nämlich Bewertung 1 und Bewertung 2. Als Bewertung 1 wurde eine Bewertung über einen Zustand des Crimpteils 32 durchgeführt und als Bewertung 2 wurde eine Bewertung über einen Kontaktzustand zwischen dem Crimpteil 32 und dem Sensorelement 10 durchgeführt.
Für die Bewertung der Luftdichtigkeit, die als Bewertung 3 durchgeführt wurde, wurde ein Bewertungsverfahren gewählt, das mit dem Luftdichtigkeitstest, offenbart in dem Japanischen Patent Nr. 6317145 , übereinstimmt. Daher wird hier auf eine Beschreibung des Tests im Einzelnen verzichtet. Damit die Bewertung unter den gleichen Bedingungen wie in der Japanischen Patentschrift Nr. 6317145 durchgeführt werden kann, wurde eine zusätzliche Montage bzw. Baugruppe von erforderlichen Komponenten oder dergleichen durchgeführt.

Tabelle 2 zeigt die Bewertungsergebnisse jeder der Bewertung 1 bis Bewertung 3 sowie die Ergebnisse der umfassenden Bewertung auf der Grundlage dieser drei Bewertungsergebnisse. [Tabelle 2]

	BEWERTUNG 1	BEWERTUNG 2	BEWERTUNG 3	UMFASSENDE BEURTEILUNG
PROBE 1	◯	◯	△	◯
PROBE 2	◯	◯	△	◯
PROBE 3	◯	×	△	×
PROBE 4	◯	×	◯	×
PROBE 5	◯	◯	◯	◯
PROBE 6	◯	◯	◯	◯
PROBE 7	◯	×	◯	×
PROBE 8	◯	×	◯	×
PROBE 9	×	◯	◯	×
PROBE 10	×	◯	◯	×

Es ist zu beachten, dass die Bewertungskriterien wie folgt waren.
(Bewertung 1)
„◯“ (Kreis): Es ist kein Defekt, wie ein Spalt, zwischen dem Crimpteil 32 und dem zweiten Keramikträger 23 durch Sichtbeobachtung festzustellen, oder es ist kein Spiel der ringförmig montierten Komponenten 20 trotz eines festgestellten leichten Spaltes vorhanden.
„x“ (Kreuz): Es gibt einen Spalt, der durch visuelle Beobachtung beobachtet wird, und es gibt ein Spiel der ringförmig montierten Komponenten 20.
(Bewertung 2)
„o“ (Kreis): Es besteht kein Kontakt zwischen dem Crimpteil 32 und dem Sensorelement 10, ermittelt durch visuelle Beobachtung.
„x“ (Kreuz): Es besteht Kontakt zwischen dem Crimpteil 32 und dem Sensorelement 10, ermittelt durch visuelle Beobachtung.
(Bewertung 3)
„◯“ (Kreis): Die Leckagemenge beträgt 0,15 cm³/mm oder weniger, und die Luftdichtigkeit ist zufriedenstellend.
„△“ (Dreieck): Die Leckagemenge beträgt 0,30 cm³/mm oder weniger, und die Luftdichtigkeit liegt in einem zulässigen Bereich.
„×“ (Kreuz): Die Leckagemenge übersteigt 0,30 cm³/mm und die Luftdichtigkeit ist nicht zufriedenstellend.
(Umfassende Bewertung)
„◯“ (Kreis): Es gibt kein „×“ in einer der Bewertung 1 bis Bewertung 3.
„×“ (Kreuz): Es gibt mindestens ein „×“ in Bewertung 1 bis Bewertung 3. Gemäß Tabelle 2 ist auf der Grundlage der Ergebnisse der Bewertung 1 zu erkennen, dass die Fixierung der ringförmig montierten Komponenten 20 durch Biegen des Verlängerungsabschnitts 32Z unter Verwendung der Crimpvorrichtung 103 vorzugsweise dann erfolgt, wenn zumindest die Crimpteilplattendicke t auf 0,5 mm oder mehr und 0,8 mm oder weniger eingestellt wird. Es ist zu beachten, dass in Kombination mit den Ergebnissen der Bewertung 2 gesagt werden kann, dass die Einstellung der Crimphöhe h auf 2 mm oder weniger unter dem Gesichtspunkt bevorzugt ist, dass das Sensorelement 10 und das Crimpteil 32 nicht miteinander in Kontakt kommen.
Andererseits wurde anhand der Bewertung 3 bestätigt, dass die Luftdichtigkeit in einem zulässigen Bereich in jedem der Elementdichtungskörper 1 gesichert ist.
Zufriedenstellende Ergebnisse wurden in einer der Bewertung 1 bis Bewertung 3 nur in den Elementdichtkörpern 1 von Probe 1, Probe 2, Probe 5 und Probe 6 erzielt.
Die Ergebnisse zeigen, dass durch Einstellen mindestens der Crimpteilplattendicke t auf einen Bereich von 0,5 mm oder mehr und 0,8 mm oder weniger die Fixierung der ringförmig montierten Komponenten 20 durch Biegen des Verlängerungsabschnitts 32Z unter Verwendung der Crimpvorrichtung 103 vorzugsweise durchgeführt werden kann und darüber hinaus durch Einstellen der Crimphöhe h auf 0,5 mm oder mehr und 2 mm oder weniger der Elementdichtkörper 1 mit hervorragender Qualität ohne Kontakt zwischen dem Crimpteil 32 und dem Sensorelement 10 und mit gesicherter Luftdichtigkeit erhalten werden kann.
(Beispiel 2)
Fünf Elementdichtungskörper 1 (Probe a bis Probe e), die bei der Verwendung des rohrförmigen Körpers 30, dessen Verlängerungsabschnitt 32Z eine verjüngende Form aufweist, gemeinsam sind, sich aber im Krümmungsradius R des distalen Endabschnitts 32c unterscheiden, wurden hergestellt, und die Bewertung der Luftdichtigkeit wurde in Bezug auf jeden der Elementdichtungskörper 1 in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Es ist zu beachten, dass der rohrförmige Körper 30 der Probe e, dessen Krümmungsradius R des distalen Endabschnitts 32c 0 ist, durch Weglassen der Behandlung, den distalen Endabschnitt 32c zu einer gekrümmten Oberfläche zu machen, hergestellt wurde.

Tabelle 3 zeigt den Wert des Krümmungsradius R des distalen Endabschnitts 32c und die Leckagemenge in dem Luftdichtigkeitstest in jedem rohrförmigen Körper 30 sowie die Ergebnisse der Bewertung der Luftdichtigkeit basierend auf der Leckagemenge. Es ist zu beachten, dass die Kriterien der Bewertung der Luftdichtigkeit denen von Beispiel 1 ähnlich waren. [Tabelle 3]

	SPITZENENDEKRUMMUNGSRADIUS [mm]	LUFTDICHTIGKEIT [cm³/min]	EINSCHÄTZUNG
PROBE a	0,41	0,091	◯
PROBE b	0,36	0,062	◯
PROBE c	0,31	0,054	◯
PROBE d	0,21	0,12	◯
PROBE e	0	0,18	△

Weiterhin ist in 7 ein Diagramm dargestellt, das die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius R des distalen Endabschnitts 32c und der Leckagemenge im Luftdichtigkeitstest zeigt.
Basierend auf den in Tabelle 3 und 7 gezeigten Ergebnissen kann man sehen, dass, wenn man den distalen Endabschnitt 32c des Verlängerungsabschnitts 32Z mit einer gekrümmten Oberfläche ausstattet, die einen Krümmungsradius R von 0,2 mm bis 0,4 mm aufweist, die Luftdichtigkeit weiter verbessert wird als in einem Fall, in dem der Krümmungsradius R 0 ist. Außerdem kann man sagen, dass das Einstellen des Krümmungsradius R auf 0,3 mm bis 0,35 mm bevorzugter ist.
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 2016173360 [0003, 0004]
JP 6317145 [0004, 0006, 0009, 0088]

Claims

Montageverfahren für einen Gassensor, der ein aus Keramik hergestelltes Sensorelement enthält, wobei das Montageverfahren die Schritte umfasst: a) ringförmiges Montieren einer Vielzahl von ringförmig montierten Komponenten an dem Sensorelement, die mindestens zwei Keramikträger und einen Formkörper, hergestellt aus Keramikteilchen, enthalten, so dass die zwei Keramikträger an beiden Enden angeordnet sind, um einen ringförmigen Montagekörper zu erhalten; b) ringförmiges Montieren eines rohrförmigen Körpers an dem ringförmigen Montagekörper, der ein Hauptteil mit einem Innenraum von zylindrischer Form mit einem Durchmesser, der an einem tiefsten Teil verringert ist, und einen Verlängerungsabschnitt, der dünner als das Hauptteil ist, welches sich entlang einer axialen Richtung des Hauptteils von einem Endabschnitt des Hauptteils aus erstreckt, enthält, um zu bewirken, dass das Sensorelement in einer axialen Richtung an einer axialen Mittelposition des rohrförmigen Körpers eindringt und die Vielzahl von ringförmig montierten Komponenten in dem Innenraum des rohrförmigen Körpers aufnimmt; c) Pressen eines der beiden Keramikträger unter Verwendung eines vorbestimmten Pressmittels und Zusammendrücken des Formkörpers, um zwischen einer ersten Endabschnittsseite und einer zweiten Endabschnittsseite des Sensorelements in dem Innenraum mit einem aus den Keramikteilchen hergestellten Pulverpressling luftdicht abzudichten; und d) Ausbilden eines Crimpteils durch Biegen des Verlängerungsabschnitts des rohrförmigen Körpers in Richtung einer axialen Mitte und Pressen der Vielzahl von ringförmig montierten Komponenten an dem Crimpteil, um die Vielzahl von ringförmig montierten Komponenten in dem Innenraum zu fixieren, wobei der Verlängerungsabschnitt sich zu einem Spitzenende hin verjüngt, indem er eine Innenoberfläche, die sich in axialer Richtung des Hauptteils in eine den Innenraum des Hauptteils bildende Oberfläche fortsetzt, eine Außenoberfläche mit einer sich verjüngenden Form, so dass eine Dicke des Verlängerungsabschnitts in Richtung des Spitzenendes verringert wird, und eine Neigungsoberfläche, die sich von der Innenoberfläche fortsetzt, wobei die Neigungsoberfläche eine sich verjüngende Form aufweist, so dass die Dicke des Verlängerungsabschnitts in Richtung des Spitzenendes verringert wird, enthält und in dem Schritt d) das Spitzenende des Verlängerungsabschnitts weiter durch ein vorbestimmtes Biegemittel in einen Zustand gedrückt wird, in dem es gegen eine Ausnehmung mit einer gekrümmten Oberflächenform stößt, die in dem vorbestimmten Biegemittel vorgesehen ist, so dass das Spitzenende in Linie mit der gekrümmten Oberfläche, die die Ausnehmung bildet, verformt wird, so dass der Verlängerungsabschnitt gebogen wird.
Montageverfahren des Gassensors nach Anspruch 1, wobei der Verlängerungsabschnitt einen distalen Endabschnitt enthält, der eine gekrümmte Oberfläche mit einem Krümmungsradius von 0,2 mm bis 0,4 mm ist, und sowohl die Außenoberfläche als auch die Neigungsoberfläche mit dem distalen Endabschnitt verbunden ist.
Montageverfahren des Gassensors nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Öffnungswinkel der Neigungsoberfläche 26° bis 38° beträgt.
Montageverfahren des Gassensors nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Öffnungswinkel der Außenoberfläche 2° bis 8° beträgt.
Montageverfahren des Gassensors nach Anspruch 4, wobei eine Dicke des Verlängerungsabschnitts an einer Position des einen Endabschnitts des rohrförmigen Körpers 0,5 mm oder mehr und 0,8 mm oder weniger beträgt.
Montageverfahren des Gassensors nach Anspruch 5, wobei eine Höhendifferenz zwischen dem Verlängerungsabschnitt und einem der zwei Keramikträger nach dem Versiegelungsschritt 0,5 mm oder mehr und 2 mm oder weniger beträgt.
Montageverfahren des Gassensors nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in dem Schritt d) ein anliegender Abschnitt des Verlängerungsabschnitts in dem vorbestimmten Biegemittel eine gekrümmte Oberfläche aufweist, die von einer Seite des Spitzenendes des Verlängerungsabschnitts aus gesehen nach oben vorsteht.
Rohrförmiger Körper, der in einem Gassensor enthalten ist, der ein Sensorelement, hergestellt aus Keramik, enthält, wobei der rohrförmige Körper zur Befestigung einer Vielzahl von ringförmig montierten Komponenten, die ringförmig an dem Sensorelement angebracht sind, und zur luftdichten Abdichtung zwischen einer Seite eines ersten Endabschnitts und einer Seite eines zweiten Endabschnitts des Sensorelements verwendet wird, wobei der rohrförmige Körper umfasst: ein Hauptteil mit einem Innenraum von zylindrischer Form, dessen Durchmesser an einem tiefsten Teil verringert ist; und einen Verlängerungsabschnitt, der dünner als das Hauptteil ist, welches sich entlang einer axialen Richtung des Hauptteils von einem Endabschnitt des Hauptteils erstreckt, wobei die Vielzahl von ringförmig montierten Komponenten im Innenraum des rohrförmigen Körpers aufgenommen werden können, während das Sensorelement veranlasst wird, in einer axialen Richtung an einer axialen Mittelposition des rohrförmigen Körpers einzudringen, und der Verlängerungsabschnitt sich zu einem Spitzenende hin verjüngt, indem er eine Innenoberfläche, die sich in axialer Richtung des Hauptteils in eine den Innenraum des Hauptteils bildende Oberfläche fortsetzt, eine Außenoberfläche mit einer sich verjüngenden Form, so dass eine Dicke des Verlängerungsabschnitts in Richtung des Spitzenendes verringert wird, und eine Neigungsoberfläche, die sich von der Innenoberfläche fortsetzt, wobei die Neigungsoberfläche eine sich verjüngende Form aufweist, so dass die Dicke des Verlängerungsabschnitts in Richtung des Spitzenendes verringert wird, enthält.