DE10235004A1

DE10235004A1 - Isolatorpositionieraufbau eines Gassensors

Info

Publication number: DE10235004A1
Application number: DE10235004A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kojima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2022-08-01
Also published as: US20030024300A1; JP2003043004A; US6708551B2; JP4670197B2; DE10235004B4

Abstract

Ein verbesserter Aufbau eines Gassensors, der aus einem Sensorelement sowie einem ersten und einem zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolator besteht, die das Sensorelement abdecken, ist offenbart. Der erste Porzellanisolator ist an den ersten Porzellanisolator in Ausrichtung innerhalb eines Körpers des Gassensors gelegt. Ein Positioniermechanismus ist vorgesehen, der bewirkt, um eine Ausrichtung des ersten und des zweiten Porzellanisolators zu erzielen und zu erhalten, wobei dadurch eine unerwünschte Neigung des ersten und des zweiten Porzellanisolators vermieden wird, die eine Beschädigung des Sensorelements verursachen kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen einen Gassensor, der an einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors für eine Luftkraftstoffverhältnisregelung eingebaut werden kann, und insbesondere einen verbesserten Positionieraufbau eines Gassensors, der zum Erzielen einer gewünschten Positionsbeziehung zwischen zwei Porzellanisolatoren innerhalb eines Körpers des Gassensors geeignet ist.
Es sind Gassensoren bekannt, die an einem Abgassystem eines Automobilverbrennungsmotors eingebaut sind, um bspw. Die Konzentration von Sauerstoff in Abgasemissionen des Verbrennungsmotors zur Luftkraftstoffverhältnisregelung zu messen.
Die Fig. 13(a), 13(b) und 14 zeigen Porzellanisolatoren 93 und 94, die typischerweise bei der vorstehend genannten Bauart eines Gassensors eingesetzt werden.
Der Porzellanisolator 94 enthält ein Sensorelement 2 vertikal mit Sicht auf die Zeichnungen. Das Sensorelement 2 hat einen Basisabschnitt, der sich nach außen von dem Porzellanisolator 94 erstreckt. Der Porzellanisolator 93 ist an den Porzellanisolator 94 mit einer Ausrichtung gelegt und bedeckt den Basisabschnitt des Sensorelements 2.
In dem Porzellanisolator 93 ist eine Kammer ausgebildet, in der Isolationsrippen 931 ausgebildet sind, um Kontaktkammern zu definieren. Innerhalb jeder Kontaktkammer ist eine (nicht gezeigte) Kontaktfeder eingebaut, die einen elektrischen Kontakt zwischen einer Leitung, die sich zu einem externen Sensorregelungsschaltkreis erstreckt, und jedem Anschluss bildet, der an dem Basisabschnitt des Sensorelements 2 ausgebildet ist.
Der dargestellte Aufbau kann jedoch, wie in Fig. 14 gezeigt ist, eine Falschausrichtung der längsgerichteten Mittellinien 930 und 940 der Porzellanisolatoren 93 und 94 ergeben, wenn sie miteinander verbunden werden. Das verursacht, dass der Porzellanisolator 93 seitlich an einem Kontaktpunkt B verschoben wird, was dadurch einen physikalischen Schlag einer der Rippen 931, wie durch A angedeutet ist, an dem Sensorelement 2 ergibt, was eine Beschädigung des Sensorelements 2 verursacht. Dieses Problem wird insbesondere für einen Fall erkennbar, bei dem das Volumen der Kammer des Porzellanisolators 93 verringert ist, um die Gesamtabmessung des Gassensors zu verringern.
Es ist daher eine prinzipielle Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden.
Es ist des Weiteren die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Aufbau eines Gassensors zu schaffen, der ausgelegt ist, um eine relative Positionierung von Porzellanisolatoren ohne eine Beschädigung eines Sensorelements sicher zu stellen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Gassensor vorgesehen, der an einem Abgassystem eines Automobilverbrennungsmotors zum Messen der Konzentration von Sauerstoff zur Verwendung bei einer Luftkraftstoffverhältnisregelung des Verbrennungsmotors eingebaut ist. Der Gassensor weist folgendes auf: (a) ein hohlzylindrisches Gehäuse; (b) ein Sensorelement mit einer Länge, die einen Erfassungsabschnitt und einen Basisabschnitt einschließt, wobei das Sensorelement mit dem Erfassungsabschnitt, der von einem vorderen Ende des Gehäuses vorsteht, und dem Basisabschnitt, der von einem hinteren Ende des Gehäuses vorsteht, angeordnet ist; (c) eine vordere Abdeckung, die an dem vorderen Ende des Gehäuses zum Abdecken des Erfassungsabschnitts des Sensorelements eingebaut ist; (d) eine Basisabdeckung, die an dem hinteren Ende des Gehäuses eingebaut ist; (e) einen ersten hohlzylindrischen Porzellanisolator, der innerhalb der Basisabdeckung angeordnet ist, in den der Basisabschnitt des Sensorelements sich erstreckt; (f) einen zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolator, der in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der zweite hohlzylindrische Porzellanisolator an den ersten hohlzylindrischen Porzellanisolator in Ausrichtung miteinander angestoßen ist; (g) Kontaktelemente, die innerhalb einer Kammer angeordnet sind, die innerhalb des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators definiert ist, wobei jedes der Kontaktelemente wirkt, um einen elektrischen Kontakt zwischen einem elektrischen Anschluss des Sensorelements und einer Leitung zu erzielen, die sich von dem Gassensor nach außen erstreckt; und (h) einen Positioniermechanismus, der wirkt, um eine gegebene Positionsbeziehung zwischen den ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren zu erzielen. Dadurch wird die Ausrichtung der ersten und zweiten Porzellanisolatoren erzielt, wobei somit eine unerwünschte Neigung der ersten und zweiten Porzellanisolatoren relativ zueinander vermieden wird, was eine Beschädigung des Sensorelements verursachen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste hohlzylindrische Porzellanisolator an einem vorderen Ende davon in Kontakt mit einem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators. Der Positioniermechanismus besteht aus einem Vorsprung, der an entweder dem vorderen Ende des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators oder dem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators ausgebildet ist, und einem Einschnitt, der an dem anderen von dem vorderen Ende des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators und dem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators ausgebildet ist. Der Vorsprung ist im Eingriff mit dem Einschnitt.
Die Kontaktelemente üben elastische Drücke an dem Sensorelement aus, um zu beschränken, dass sich das Sensorelement in erste entgegengesetzte Richtungen bewegt. Der Positioniermechanismus ist ausgelegt, um die ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren vom Bewegen in zweite entgegengesetzte Richtungen senkrecht zu den ersten entgegengesetzten Richtungen zurück zu halten.
Der Positioniermechanismus kann alternativ aus zusammenpassenden Abschnitten der ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren und einem zusammenpassenden Element bestehen. Das zusammenpassende Element steht im Eingriff mit den zusammenpassenden Abschnitten der ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren.
Der Positioniermechanismus kann alternativ aus Markierungen bestehen, die an dem ersten und an dem zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolator vorgesehen sind.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Gassensor vorgesehen, der folgendes aufweist: (a) ein hohlzylindrisches Gehäuse; (b) ein Sensorelement, das eine Länge hat, die einen Erfassungsabschnitt und einen Basisabschnitt einschließt, wobei das Sensorelement innerhalb des Gehäuses mit dem Erfassungsabschnitt, der von einem vorderen Ende des Gehäuses vorsteht, und dem Basisabschnitt, der von einem hinteren Ende des Gehäuses vorsteht, angeordnet ist; (c) eine vordere Abdeckung, die an dem vorderen Ende des Gehäuses zum Abdecken des Erfassungsabschnitts des Sensorelements eingebaut ist; (d) eine Basisabdeckung, die an dem hinteren Ende des Gehäuses eingebaut ist; (e) einen ersten hohlzylindrischen Porzellanisolator, der innerhalb der Basisabdeckung angeordnet ist, in den sich der Basisabschnitt des Sensorelements erstreckt; (f) einen zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolator, der in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der zweite hohlzylindrische Porzellanisolator an den ersten hohlzylindrischen Porzellanisolator in Ausrichtung miteinander angestoßen ist; (g) Kontaktelemente, die innerhalb einer Kammer angeordnet sind, die innerhalb des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators definiert ist, wobei jedes der Kontaktelemente wirkt, um einen elektrischen Kontakt zwischen einem elektrischen Anschluss des Sensorelements und einer Leitung zu erzielen, die sich von dem Gassensor nach außen erstreckt, wobei die Kontaktelemente elastische Drücke an dem Sensorelement ausüben, um zu beschränken, dass sich das Sensorelement in erste entgegengesetzte Richtungen bewegt; und (h) einen Beschränkungsmechanismus, der wirkt, um eine relative Bewegung der ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren in zweite entgegengesetzte Richtung quer zu den ersten entgegengesetzten Richtungen zu beschränken, während gestattet wird, dass die ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden, die im Wesentlichen identisch mit den ersten entgegengesetzten Richtungen sind.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste hohlzylindrische Porzellanisolator an einem vorderen Ende davon in Kontakt mit einem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators. Der Beschränkungsmechanismus besteht aus einem Vorsprung, der an einem von dem vorderen Ende des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators und von dem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators ausgebildet ist, und einem Einschnitt, der an dem anderen von dem vorderen Ende des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators und von dem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators ausgebildet ist. Der Vorsprung ist im Eingriff mit dem Einschnitt.
Der Beschränkungsmechanismus kann alternativ aus zusammenpassenden Abschnitten des ersten und des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators und einem zusammenpassenden Element bestehen. Das zusammenpassende Element ist im Eingriff mit den zusammenpassenden Abschnitten des ersten und des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators.
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der nachstehend angegebenen genauen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung verstanden, die jedoch nicht herangezogen werden soll, um die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele zu beschränken, sondern die lediglich den Zweck der Erklärung und des Verständnisses haben.
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht, die einen Gassensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die erste und zweite Porzellanisolatoren zeigt, die aneinander auszurichten sind, wenn sie zusammengebaut werden;
Fig. 4(a) ist eine Schnittansicht, die einen inneren Aufbau eines ersten Porzellanisolators zeigt;
Fig. 4(b) ist eine Seitenansicht, die einen zweiten Porzellanisolator zeigt, durch den ein Sensorelement eingebaut wird;
Fig. 5 ist eine Draufsicht, die einen ersten Porzellanisolator 3 mit Sicht von seiner vorderen Endfläche zeigt;
Fig. 6 ist eine Draufsicht, die einen zweiten Porzellanisolator mit Sicht von seiner hinteren Endfläche zeigt;
Fig. 7(a) ist eine Draufsicht, die einen ersten Porzellanisolator 3 mit Sicht von seiner vorderen Endfläche gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 7(b) ist eine Draufsicht, die einen zweiten Porzellanisolator mit Sicht von seiner hinteren Endfläche gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 8(a) ist eine Seitenansicht, die einen ersten Porzellanisolator gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 8(b) ist eine Draufsicht von Fig. 8(a);
Fig. 8(c) ist eine Draufsicht, die einen zweiten Porzellanisolator gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, der mit dem ersten Porzellanisolator von den Fig. 8(a) und 8(b) zu verbinden ist;
Fig. 8(d) ist eine Seitenansicht, die den zweiten Porzellanisolator von Fig. 8(c) zeigt, in dem ein Sensorelement angeordnet ist;
Fig. 9(a) ist eine Seitenansicht, die einen ersten Porzellanisolator gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 9(b) ist eine Draufsicht von Fig. 9(a);
Fig. 9(c) ist eine Draufsicht, die einen zweiten Porzellanisolator gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, der mit dem ersten Porzellanisolator von den Fig. 9(a) und 9(b) zu verbinden ist;
Fig. 9(d) ist eine Seitenansicht, die den zweiten Porzellanisolator von Fig. 9(c) zeigt, in dem ein Sensorelement angeordnet ist;
Fig. 10(a) ist eine Seitenansicht, die einen ersten Porzellanisolator gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 10(b) ist eine Draufsicht von Fig. 10(a);
Fig. 10(c) ist eine Draufsicht, die einen zweiten Porzellanisolator gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, der mit dem ersten Porzellanisolator von den Fig. 10(a) und 10(b) zu verbinden ist;
Fig. 10(d) ist eine Seitenansicht, die den zweiten Porzellanisolator von Fig. 10(c), in dem ein Sensorelement angeordnet ist;
Fig. 11 ist eine Seitenansicht, die erste und zweite Porzellanisolatoren gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 12(a) ist eine Explosionsansicht, die einen Positioniermechanismus für den ersten und zweiten Porzellanisolator gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 12(b) ist eine Draufsicht, die den ersten Porzellanisolator von Fig. 12(a) zeigt;
Fig. 12(c) ist eine Draufsicht, die den zweiten Porzellanisolator von Fig. 12(a) zeigt;
Fig. 13(a) ist eine Schnittansicht, die einen Porzellanisolator zeigt, der bei einem herkömmlichen Gassensor verwendet wird;
Fig. 13(b) ist eine Seitenansicht, die einen Porzellanisolator zeigt, der mit demjenigen von Fig. 13(a) verbunden ist; und
Fig. 14 ist eine Teilschnittansicht, die einen herkömmlichen Gassensor zeigt, in dem die Porzellanisolatoren von den Fig. 13(a) und 13(b) eingebaut sind.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen ähnliche Bezugszeichen sich auf ähnliche Teile in verschiedenen Ansichten beziehen, insbesondere auf die Fig. 1 und 2, ist ein Gassensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, der bei einem Verbrennungsregelungssystem für Automobile zum Messen der Konzentrationen von Komponenten eingesetzt werden kann, wie z. B. NOx, CO, HC und O₂, das in den Abgasen des Verbrennungsmotors enthalten ist. Der Gassensor 1 hat im allgemeinen ein Sensorelement 2, einen ersten hohlzylindrischen Porzellanisolator 3, einen zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolator 4, ein hohlzylindrisches Gehäuse 10, eine Luftabdeckung 121 und eine Schutzabdeckungsbaugruppe, die aus einer äußeren und einer inneren Abdeckung 141 und 142 besteht. Das Sensorelement 2 besteht aus einer laminierten Platte, die im Wesentlichen aus einer Festkörperelektrolytschicht (Festkörperelektrolytschichten), einer Isolationsschicht (Isolationsschichten) und einer Heizeinrichtung besteht. Die Isolationsschicht kann alternativ weggelassen werden. Das Sensorelement 2 hat eine vorgegebene Länge, die aus einem Erfassungsabschnitt und einem Basisabschnitt besteht. Bspw. lehrt das US-Patent Nr. 5 573 650, das am 12. November 1996 auf Fukaya et al. ausgestellt wurde, ein typisches laminiertes Sensorelement, wobei deren Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Der zweite Porzellanisolator 4 ist innerhalb des Gehäuses 10 eingepasst und hält darin das Sensorelement 2. Der erste Porzellanisolator 3 ist an dem zweiten Porzellanisolator 4 in Ausrichtung miteinander montiert und umgibt den Basisabschnitt des Sensorelements 2. Die Luftabdeckung 121 ist an einem Ende davon an dem Gehäuse 10 zum Abdecken des Porzellanisolators 3 eingebaut. Die Schutzabdeckungsbaugruppe hat einen doppelwandigen Aufbau, der aus einer äußeren und einer inneren Abdeckung 141 und 142besteht, und die in einer ringförmigen Vertiefung eingebaut und vernietet ist, die an einem Ende des Gehäuses 10 ausgebildet ist, um den Erfassungsabschnitt des Sensorelements 2 abzudecken.
C-förmige Kontaktfedern 5 sind innerhalb des ersten Porzellanisolators 3 mit Anschlüssen 22, wie in Fig. 3 dargestellt ist, des Sensorelements 2 angeordnet und erzielen elektrische Verbindungen zwischen den Anschlüssen 22 und Leitungen 161, die sich zu einem (nicht gezeigten) Sensorregelungsschaltkreis erstrecken. Der erste Porzellanisolator 3 hat, wie in Fig. 3 klar gezeigt ist, an seiner vorderen Endfläche 300 zwei Vorsprünge 39 ausgebildet, die im Eingriff mit zusammenpassenden Einschnitten 49 sind, die an einer hinteren Endfläche 401 des zweiten Porzellanisolators 4 ausgebildet sind, wobei dadurch eine gewünschte Positionsbeziehung dazwischen erzielt wird. Die Vorsprünge 39 sind, wie in Fig. 5 gezeigt, in Durchmesserrichtung einander entgegengesetzt, d. h. um die Mitte der vorderen Endfläche 300 des ersten Porzellanisolators 3 symmetrisch angeordnet. In ähnlicher Weise sind die Einschnitte 49, wie in Fig. 6 gezeigt ist, symmetrisch um die Mitte der hinteren Endfläche 401 des zweiten Porzellanisolators 4 angeordnet.
Das Sensorelement 2 ist, wie vorstehend beschrieben ist, innerhalb des Gehäuses 10 aufgenommen und besteht aus einem Keramikwerkstoff. Das Sensorelement 2 hat die Anschlüsse 22, die an seinen entgegengesetzten Flächen ausgebildet sind. Die Anschlüsse 22 führen zu (nicht gezeigten) äußeren und inneren Elektroden, die an äußeren bzw. inneren Flächen des Erfassungsabschnitts des Sensorelements 2 ausgebildet sind. Die äußere Elektrode ist einem Messgas ausgesetzt, das in eine Gasaufnahmekammer eingeführt wird, die innerhalb der inneren Abdeckung 142 definiert ist. Die innere Elektrode ist Luft ausgesetzt, die als ein Referenzgas in eine Luftkammer eingeführt wird, die innerhalb des Sensorelements 2 definiert ist. Die äußeren und die inneren Elektroden erzeugen eine Sensorabgabe als eine Funktion der Konzentration des Messgases. Die Sensorabgabe wird auf den externen Sensorregelungsschaltkreis über die Anschlüsse 22, die Kontaktfedern 5 und die Leitungen 161 übertragen. Die äußeren und die inneren Elektroden werden auch als eine Messgaselektrode und eine Referenzgaselektrode nachstehend bezeichnet.
Zwei der Anschlüsse 22, die andere als diejenigen sind, die mit den äußeren und den inneren Elektroden des Sensorelements 2 verbunden sind, sind mit einer Heizeinrichtung verbunden, die in das Sensorelement 2 eingebaut ist und der eine elektrische Leistung von dem externen Sensorregelungsschaltkreis zum Erwärmen des Sensorelements 2 bis auf eine gewünschte Aktivierungstemperatur zugeführt wird.
Die Luftabdeckung 121 ist, wie in Fig. 1 klar erkennbar ist, an den Umfang des Gehäuses 10 geschweißt. Die äußere Abdeckung 122 ist um die Luftabdeckung 121 herum vorgesehen und zum Halten eines Wasser zurückhaltenden Filters 125 an den Umfang der Luftabdeckung 121 genietet oder eingestemmt.
Der zweite Porzellanisolator 4 ist innerhalb des Gehäuses 10 hermetisch aufgenommen und hält darin das Sensorelement 2 durch ein Glasabdichtungselement 13.
Ein Isolationshalter 129, der aus Gummi besteht, ist innerhalb eines Abschnitts kleinen Durchmessers der Luftabdeckung 121 angeordnet. Eine Luftkammer ist zwischen dem Boden des Isolationshalters 129 und einem Basisende (insbesondere ein oberes Ende mit Sicht auf die Fig. 1 und 2) des ersten Porzellanisolators 3 definiert. Der Isolationshalter 129 hat darin vier Durchgangslöcher (nur zwei sind zur Vereinfachung gezeigt) ausgebildet, in die die vier Leitungen 161 jeweils eingesetzt sind. Die Löcher 141 haben darin Bohrungen großen Durchmessers definiert, in denen die Leitungen 121 mit Verbindern 151 verbunden sind, die jeweils zu den Kontaktfedern 5 führen.
Der erste Porzellanisolator 3 hat, wie den Fig. 3 und 4(a) entnehmbar ist, an seinem Basisende vier Löcher 331 ausgebildet, die jeweils einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt haben, durch welche Enden der Kontaktfedern 5 sich erstrecken. Die Löcher 331 stehen mit einer Sensorelementkammer 320 in Verbindung, in der der Basisabschnitt des Sensorelements 2 angeordnet ist. Vier Rippen 321 sind, wie in den Fig. 4(a) und 5 deutlich gezeigt ist, an einer inneren Wand des ersten Porzellanisolators 3 ausgebildet, um die Kontaktfederkammern zu definieren, die zum Fixieren von Lagen der Kontaktfedern 5 und zum Isolieren dieser voneinander wirken. Jede der Kontaktfedern 5 hat, wie in Fig. 5 deutlich gezeigt ist, einen Vorsprung, der einen elektrischen Kontakt mit einem der Anschlüsse 22 des Sensorelements 2 bildet. Zwei der Anschlüsse 22 wirken, wie vorstehend beschrieben ist, um eine Sensorabgabe zu einem externen Sensorregelungsschaltkreis zu übertragen, während die anderen Anschlüsse 22 wirken, um die Leistung zu der Heizeinrichtung, die in dem Sensorelement 2 eingebaut ist, von dem externen Sensorregelungsschaltkreis zuzuführen.
Die Kontaktfedern 5 wirken auch zum Erzeugen von elastischen Drücken in erste entgegengesetzten Richtungen, wie durch einen Pfeil M in Fig. 5 angedeutet ist, um den Basisabschnitt des Sensorelements 2 dicht an der Mitte des ersten Porzellanisolators 3 zu halten. Vorsprünge 39 sind, wie vorstehend beschrieben ist, an der vorderen Endfläche 300 des ersten Porzellanisolators 3 ausgebildet. Eine Leitung, die durch die Vorsprünge 3 hindurch läuft, erstreckt sich parallel zu dem Pfeil M. Die Vorsprünge 39 sind an die Einschnitte 39 des zweiten Porzellanisolators 4 zum Aufbauen eines Beschränkungsmechanismus angepasst, der beschränkt, dass sich die ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 in zweite entgegengesetzte Richtungen bewegen, wie durch einen Pfeil N angedeutet ist, die im Wesentlichen senkrecht zu den ersten entgegengesetzten Richtungen orientiert sind. Insbesondere wird den ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 gestattet, sich in die ersten entgegengesetzten Richtungen zu bewegen, wobei dadurch ein Übermaß von elastischen Drücken der Kontaktfedern 5 absorbiert wird, die an dem Sensorelement 2 wirken, was eine Beschädigung des Sensorelements 2 verursachen kann.
Die Vorsprünge 39 und die Einschnitte 49 funktionieren als ein Insulatorpositioniermechanismus, der wirkt, um die ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 in Ausrichtung miteinander zu positionieren, wenn sie miteinander verbunden werden, wobei dadurch das Sensorelement 2 an einer gewünschten Position innerhalb der Mitte des ersten Porzellanisolators 3 gehalten wird und sich eine Vereinfachung der Dimensionsauslegung der Rippen 321 ohne eine physikalische Störung mit dem Sensorelement 2 ergibt, wobei somit elektrische Kontakte zwischen den Kontaktfedern 5 und den Anschlüssen 22 des Sensorelements 2 unter geeigneten Federdrücken ohne Ausüben eines übermäßigen Drucks an dem Sensorelement 2 innerhalb des ersten Porzellanisolators 3 sicher gestellt werden, was einen Schaden des Sensorelements 2 bei dem herkömmlichen Aufbau verursachen kann, wie in Fig. 14 dargestellt ist.
Die Fig. 7(a) und 7(b) zeigen die ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der erste Porzellanisolator 3 hat vier Vorsprünge 39, die an einem Umfangsabschnitt der vorderen Endfläche 300 an gleichmäßigen Winkelintervallen ausgebildet ist. Der zweite Porzellanisolator 4 hat vier zusammenpassende Einschnitte 49, die an der hinteren Endfläche 401 an gleichmäßigen Winkelintervallen ausgebildet sind. Jeder der Vorsprünge 39 ist in einen der Einschnitte 49 zum Verbinden der ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 an einer gewünschten Position angepasst. Das hält das Sensorelement 2 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel innerhalb der Mitte des ersten Porzellanisolators 3 und ergibt eine Vereinfachung der Dimensionsauslegung der Rippen 321 ohne die physikalische Störung mit dem Sensorelement 2, wobei somit elektrische Kontakte zwischen den Kontaktfedern 5 und den Anschlüssen 22 des Sensorelements 2 mit geeigneten Federdrücken ohne Ausüben von einem Übermaß der Drücke an dem Sensorelement 2 innerhalb des ersten Porzellanisolators 3 sicher gestellt werden.
Andere Anordnungen sind mit denjenigen des Ausführungsbeispiels identisch und ihre genaue Erklärung wird an dieser Stelle weggelassen.
Die Fig. 8(a) bis 8(d) zeigen die ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das hinsichtlich des Aufbaus von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dahingehend verschieden ist, dass ein einzelnes zusammenpassendes Paar von einem Vorsprung 39 und einem Einschnitt 49 vorgesehen ist, um eine gewünschte Positionsbeziehung zwischen den ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 sicher zu stellen, wenn sie verbunden sind. Die anderen Anordnungen sind identisch und ihre genaue Erklärung wird an dieser Stelle weggelassen.
Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels dient, wie die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele zum Verhindern einer unerwünschten Neigung der ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 relativ zueinander, d. h. um eine Ausrichtung der ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 zu erzielen, wenn sie zusammengebaut sind und was eine Vereinfachung der Dimensionsauslegung der Rippen 321 ohne eine physikalische Störung mit dem Sensorelement 2 ergibt, wobei somit die elektrischen Kontakte zwischen den Kontaktfedern 5 und den Anschlüssen 22 des Sensorelements 2 mit geeigneten Federdrücken ohne Ausüben eines Übermaßes der Drücke an dem Sensorelement 2innerhalb des ersten Porzellanisolators 3 sicher gestellt werden.
Die Fig. 9(a) und 9(d) zeigen die ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das hinsichtlich des Aufbaus von dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich dahingehend verschieden ist, dass jeder Vorsprung 391 halbkugelförmig ist. Jeder Einschnitt 491 ist hinsichtlich des Aufbaus mit demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch. Die anderen Anordnungen sind denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch und ihre genaue Erklärung wird an dieser Stelle weggelassen.
Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels dient wie die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele zum Erzielen der Ausrichtung der ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 aneinander, wenn sie zusammengebaut werden, wobei somit die elektrischen Kontakte zwischen den Kontaktfedern 5 und den Anschlüssen 22 des Sensorelements 2 mit geeigneten Federdrücken ohne Ausüben eines Übermaßes der Drücke an dem Sensorelement 2 innerhalb des ersten Porzellanisolators 3 sicher gestellt werden.
Die Fig. 10(a) bis 10(d) zeigen die ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der erste Porzellanisolator 3 hat einen einzelnen Einschnitt 392, der an einem zentralen Abschnitt der vorderen Endfläche 300 ausgebildet ist. Der zweite Porzellanisolator 4 hat einen zusammenpassenden Vorsprung 492, der an einem zentralen Abschnitt der hinteren Endfläche ausgebildet ist. Die anderen Anordnungen sind mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch und ihre genaue Erklärung wird an dieser Stelle weggelassen.
Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels dient, wie die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele zum Erzielen der Ausrichtung der ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 aneinander, wenn sie zusammengebaut werden, wobei somit die elektrischen Kontakte zwischen den Kontaktfedern 5 und den Anschlüssen 22 des Sensorelements 2 mit geeigneten Federdrücken ohne Ausüben eines Übermaßes der Drücke an dem Sensorelement 2 innerhalb des ersten Porzellanisolators 3 sicher gestellt werden.
Fig. 11 zeigt die ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 haben Positionsmarken 493 und 393, die an ihre äußeren Wände gedruckt sind. Das Positionieren der ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 wird durch Ausrichten von einer der Marken 393 und 493 mit der anderen erzielt. Die anderen Anordnungen sind mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch und ihre genaue Beschreibung wird an dieser Stelle weggelassen.
Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels dient, wie die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele zum Erzielen der Ausrichtung des ersten und des zweiten Porzellanisolators 3 und 4 miteinander, wenn sie zusammengebaut werden, wobei somit die elektrischen Kontakte zwischen den Kontaktfedern 5 und den Anschlüssen 22 des Sensorelements 2 mit geeigneten Federdrücken ohne Ausüben eines Übermaßes der Drücke an dem Sensorelement 2 innerhalb des ersten Porzellanisolators 3 sicher gestellt werden.
Die Fig. 12(a) bis 12(c) zeigen die ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der erste Porzellanisolator 3 hat, wie den Fig. 12(a) und 12(b) klar entnehmbar ist, einen bogenförmigen Einschnitt 395, der an seinem äußeren Rand ausgebildet ist. In ähnlicher Weise hat der zweite Porzellanisolator 4, wie in den Fig. 12(a) und 12(c) gezeigt ist, einen bogenförmigen Einschnitt 495, der an seinem äußeren Rand ausgebildet ist. Das Positionieren der ersten und zweiten Porzellanisolatoren 3 und 4 wird durch Anpassen einer bogenförmigen Platte 6 sowohl innerhalb der Einschnitte 395 als auch 495 erzielt. Die anderen Anordnungen sind mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch und ihre genaue Erklärung wird an dieser Stelle weggelassen.
Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels dient ähnlich den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen zum Erzielen der Ausrichtung des ersten und des zweiten Porzellanisolators 3 und 4 miteinander, wenn sie zusammengebaut werden, wobei somit die elektrischen Kontakte zwischen den Kontaktfedern 5 und den Anschlüssen 22 des Sensorelements 2 mit geeigneten Federdrücken ohne Ausüben eines Übermaßes der Drücke an dem Sensorelement 2 innerhalb des ersten Porzellanisolators 3 sicher gestellt werden.
Während die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der bevorzugten Ausführungsbeispiele zum Vereinfachen ihres besseren Verständnisses offenbart wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung auf verschiedenen Wegen ohne Abweichung von dem Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden kann. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen zusätzlich zu den gezeigten Ausführungsbeispielen einschließt, die ohne Abweichen von dem Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden können, wie sie in den beigefügten Ansprüchen vorgestellt ist. Bspw. können die Vorsprünge, die an dem ersten Porzellanisolator 3 in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen ausgebildet sind, alternativ an dem zweiten Porzellanisolator 4 ausgebildet werden, während die zusammenpassenden Einschnitte an dem ersten Porzellanisolator 3 ausgebildet werden können.
Somit ist ein verbesserter Aufbau eines Gassensors offenbart, der aus einem Sensorelement sowie einem ersten und einem zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolator besteht, die das Sensorelement abdecken. Der erste Porzellanisolator ist an den ersten Porzellanisolator in Ausrichtung innerhalb eines Körpers des Gassensors gelegt. Ein Positioniermechanismus ist vorgesehen, der wirkt, um eine Ausrichtung des ersten und des zweiten Porzellanisolators zu erzielen und zu erhalten, wobei dadurch eine unerwünschte Neigung des ersten und des zweiten Porzellanisolators vermieden wird, die eine Beschädigung des Sensorelements verursachen kann.

Claims

1. Gassensor mit:
einem hohlzylindrischen Gehäuse;
einem Sensorelement mit einer Länge, die einen Erfassungsabschnitt und einen Basisabschnitt einschließt, wobei das Sensorelement innerhalb des Gehäuses mit dem Erfassungsabschnitt, der von einem vorderen Ende des Gehäuses vorsteht, und dem Basisabschnitt, der von einem hinteren Ende des Gehäuses vorsteht, angeordnet ist;
einer vorderen Abdeckung, die an dem vorderen Ende des Gehäuses zum Abdecken des Erfassungsabschnitts des Sensorelements eingebaut ist;
einer Basisabdeckung, die an dem hinteren Ende des Gehäuses eingebaut ist;
einem ersten hohlzylindrischen Porzellanisolator, der innerhalb der Basisabdeckung angeordnet ist, in den sich der Basisabschnitt des Sensorelements erstreckt;
einem zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolator, der in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der zweite hohlzylindrische Porzellanisolator an den ersten hohlzylindrischen Porzellanisolator zueinander ausgerichtet in Anstoß gebracht ist;
Kontaktelementen, die innerhalb einer Kammer angeordnet sind, die innerhalb des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators definiert ist, wobei jedes der Kontaktelemente wirkt, um einen elektrischen Kontakt zwischen einem elektrischen Anschluss des Sensorelements und einer sich von dem Gassensor nach außen erstreckenden Leitung zu bilden; und
einem Positioniermechanismus, der wirkt, um eine gegebene Positionsbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolator zu erzielen.

2. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste hohlzylindrische Porzellanisolator an seinem vorderen Ende in Kontakt mit einem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators steht, und wobei der Positioniermechanismus aus einem Vorsprung, der an einem von dem vorderen Ende des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators und von dem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators ausgebildet ist, und einem Einschnitt besteht, der an dem anderen von dem vorderen Ende des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators und von dem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators ausgebildet ist, wobei der Vorsprung im Eingriff mit dem Einschnitt ist.

3. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente elastische Drücke an dem Sensorelement ausüben, um zu beschränken, dass sich das Sensorelement in erste entgegengesetzte Richtungen bewegt, und wobei der Positioniermechanismus ausgelegt ist, um die ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren vom Bewegen in zwei entgegengesetzte Richtungen zurück zu halten, die senkrecht zu den ersten entgegengesetzten Richtungen sind.

4. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Positioniermechanismus aus zusammenpassenden Abschnitten der ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren und einem zusammenpassenden Element besteht, wobei das zusammenpassende Element im Eingriff mit den zusammenpassenden Abschnitten der ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren ist.

5. Gassensor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Positioniermechanismus aus Markierungen besteht, die an den ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren vorgesehen sind.

6. Gassensor mit:
einem hohlzylindrischen Gehäuse;
einem Sensorelement mit einer Länge, die einen Erfassungsabschnitt und einen Basisabschnitt einschließt, wobei das Sensorelement innerhalb des Gehäuses mit dem Erfassungsabschnitt, der von einem vorderen Ende des Gehäuses vorsteht, und dem Basisabschnitt, der von einem hinteren Ende des Gehäuses vorsteht, angeordnet ist;
einer vorderen Abdeckung, die an dem vorderen Ende des Gehäuses zum Abdecken des Erfassungsabschnitts des Sensorelements eingebaut ist;
einer Basisabdeckung, die an dem hinteren Ende des Gehäuses eingebaut ist;
einem ersten hohlzylindrischen Porzellanisolator, der innerhalb der Basisabdeckung angeordnet ist, in den sich der Basisabschnitt des Sensorelements erstreckt;
einem zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolator, der in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der zweite hohlzylindrische Porzellanisolator mit dem ersten hohlzylindrischen Porzellanisolator aneinander ausgerichtet in Anstoß gebracht ist;
Kontaktelementen, die innerhalb einer Kammer angeordnet sind, die innerhalb des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators definiert ist, wobei jedes der Kontaktelemente wirkt, um einen elektrischen Kontakt zwischen einem elektrischen Anschluss des Sensorelements und einer sich von dem Gassensorelement nach außen erstreckenden Leitung zu bilden, wobei die Kontaktelemente elastische Drücke an dem Sensorelement ausüben, um zu beschränken, dass sich das Sensorelement in erste entgegengesetzte Richtungen bewegt; und
einem Beschränkungsmechanismus, der wirkt, um eine Relativbewegung der ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren in zweite entgegengesetzte Richtungen quer zu den ersten entgegengesetzten Richtungen zu beschränken, während gestattet wird, dass die ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden, die im Wesentlichen mit den ersten entgegengesetzten Richtungen identisch sind.

7. Gassensor gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste hohlzylindrische Porzellanisolator an seinem vorderen Ende mit einem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators in Kontakt steht, und wobei der Beschränkungsmechanismus aus einem Vorsprung, der an einem von dem vorderen Ende des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators und von dem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators ausgebildet ist, und einem Einschnitt besteht, der an dem anderen von dem vorderen Ende des ersten hohlzylindrischen Porzellanisolators und von dem hinteren Ende des zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolators ausgebildet ist, wobei der Vorsprung im Eingriff mit dem Einschnitt steht.

8. Gassensor gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschränkungsmechanismus aus zusammenpassenden Abschnitten der ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren und einem zusammenpassenden Element besteht, wobei das zusammenpassende Element im Eingriff mit den zusammenpassenden Abschnitten der ersten und zweiten hohlzylindrischen Porzellanisolatoren steht.