DE112004001325T5 - Gassensor und Methode zur Herstellung des Gassensors - Google Patents
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Abstract
Ein
Gassensor umfassend:
ein zu haltendes Element, das eine entfernt-endseitige Halterungsoberfläche und eine nah-endseitige Halterungsoberfläche umfasst, die bezüglich der entfernt-endseitigen Halterungsoberfläche an der nahen Endseite angeordnet ist;
eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche radial nach innen vorsteht und die angepasst ist, das zu haltende Element darin zu halten, während sie das zu haltende Element radial von Außen umgibt und die entfernt-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt; und
eine erste Dichtung, die an die nah-endseite Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und an die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt, wobei
die erste Dichtung in einer spitzwinkligen Ausnehmung, die zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle ausgebildet ist, so angeordnet ist, dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nah-endseitige Halterungsoberfläche des zu...
ein zu haltendes Element, das eine entfernt-endseitige Halterungsoberfläche und eine nah-endseitige Halterungsoberfläche umfasst, die bezüglich der entfernt-endseitigen Halterungsoberfläche an der nahen Endseite angeordnet ist;
eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche radial nach innen vorsteht und die angepasst ist, das zu haltende Element darin zu halten, während sie das zu haltende Element radial von Außen umgibt und die entfernt-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt; und
eine erste Dichtung, die an die nah-endseite Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und an die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt, wobei
die erste Dichtung in einer spitzwinkligen Ausnehmung, die zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle ausgebildet ist, so angeordnet ist, dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nah-endseitige Halterungsoberfläche des zu...
Description
- TECHNISCHES FELD
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gassensor zum Nachweis eines gewissen Gases, das in einem zu messenden Gas enthalten ist, sowie wie auf eine Methode zur Herstellung des Gassensors. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Gassensor, der so ausgestaltet ist, dass ein zu haltendes Element, zum Beispiel ein röhrenförmiges Gasnachweiselement mit geschlossenem Boden oder ein Elementhalter, in einer röhrenförmigen metallenen Hülle gehalten wird, sowie auf eine Methode zur Herstellung des Gassensors.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Ein bereits bekannter Gassensor ist so konstruiert, dass ein röhrenförmiges Gasnachweiselement mit geschlossenem Boden (zu haltendes Element) in einer röhrenförmigen metallenen Hülle gehalten ist. Ein Beispiel eines solchen Gassensors ist in
13 gezeigt, die einen partiellen Querschnitt eines Gassensors zeigt. Ein in13 gezeigter Gassensor901 ist ein Sauerstoffsensor, der an eine Auspuffgasleitung einer internen Verbrennungsmaschine angeschlossen und dafür ausgelegt ist, die Sauerstoffkonzentration im Auspuffgas zu messen. Der Gassensor901 umfasst ein röhrenförmiges Gasnachweiselement mit geschlossenem Boden911 , dessen entferntes Ende (das untere Ende in13 ) in Richtung entlang einer Achse C geschlossen ist, und eine röhrenförmige metallene Hülle931 , die das Gasnachweiselement911 in koaxialer Richtung darin hält. - Das Gasnachweiselement
911 umfasst einen Überstand913 , der in Bezug auf die Richtung der Achse C in im zentralen Bereich des Gasnach weiselements911 ringsum ausgebildet ist und nach außen vorsteht. Der Überstand913 hat eine erste konische äußere Umfangsoberfläche913t1 (auch als „entfernte Endoberfläche" bezeichnet), die sich auf seinem entfernten Ende befindet und deren Durchmesser von ihrer entfernten Endseite in Richtung zur nahen Endseite hin zunimmt, eine zweite konische äußere Umfangsoberfläche913t2 (auch als „nahe Endoberfläche" bezeichnet), die sich an seinem nahen Ende befindet und deren Durchmesser von ihrer nahen Endseite zu ihrer entfernten Endseite hin zunimmt, und eine zentrale äußere zylindrische Oberfläche913m , die sich zwischen den beiden erstreckt. Das Gasnachweiselement911 ist von einem Sauerstoffionen leitenden Festkörperelektrolyten gebildet. Das Gasnachweiselement911 hat eine innere Elektrode915 , die eine innere Umfangsoberfläche911n verkleidet, und eine äußere Elektrode917 , die eine äußere Umfangsoberfläche911m verkleidet. - Die metallene Hülle
931 umfasst einen entfernten Endabschnitt933 (ein unterer Abschnitt in13 ), einen zentralen Abschnitt935 und einen nahen Abschnitt937 (einen oberen Abschnitt in13 ). Eine Durchführung, deren Wand eine innere Umfangsoberfläche931n ist, erstreckt sich durch die metallene Hülle931 und ihr Durchmesser reduziert sich von der Seite in Richtung des nahen Endes zu der Seite des entfernten Endes. - Der entfernte Endabschnitt
933 hat eine innere Umfangsoberfläche933n mit einem relativ kleinen Durchmesser und einen mit männlich gestrehlten Bereich933g („male threaded portion"), der auf seinem äußeren Umfang ausgebildet ist und angepasst ist, um den Gassensor901 auf mit dem Auspuffgasröhre zu verbinden. Eine Schutzkappe951 ist auf einem entfernten Endbereich des entfernten Endabschnitts933 aufgebracht, um einen entfernten Endabschnitt des Gasnachweiselements911 zu schützen. Die Schutzkappe951 nimmt eine röhrenförmige Form mit geschlossenem Boden an und hat eine Anzahl von Gaseinführungslöchern951k , um Auspuffgas in das Innere des Gassensors901 des Auspuffrohres einzuführen. Ein Dichtungsring953 ist an dem nahen Endbereich des entfernten Endabschnitts933 angebracht. - Der zentrale Abschnitt
935 setzt sich aus einem gestuften Bereich935b mit einer konischen inneren Umfangsoberfläche935t1 (auch als „Stützungsoberfläche" bezeichnet), die mit der inneren Umfangsoberfläche933n des entfernten Endabschnitts933 verbunden ist und deren Durchmesser in Richtung der nahen Endseite des Gassensors anwächst; ein röhrenförmiger Bereich935c mit einer zentralen inneren Umfangsoberfläche935n , die mit der konischen inneren Umfangsoberfläche935t1 verbunden ist und die einen Durchmesser hat, der größer als der der inneren Umfangsoberfläche933n ist. Ein radialer äußerer Bereich des zentralen Abschnitts935 ist in einen hexagonale Flanschbereich (ein Eingriffsmittelbereich)935r ausgebildet, der zum Befestigen des Gassensors901 mit dem Auspuffgasrohr verwendet wird. - Der nahe Endabschnitt
937 hat eine innere Umfangsoberfläche937n , die mit der zentralen inneren Umfangsoberfläche935n des zentralen Abschnitts935 verbunden ist und die einen Durchmesser hat, der größer als der der zentralen inneren Umfangsoberfläche935n ist. - Eine ringförmige Scheibendichtung
957 aus Metall ist auf der konischen inneren Umfangsoberfläche935t1 des zentralen Abschnitts935 der metallenen Hülle931 angeordnet. Die erste konische äußere Umfangsoberfläche913t1 des Überstands913 des Gasnachweiselements911 , die koaxial in die metallene Hülle931 eingeführt ist, grenzt an die Scheibendichtung957 an. Mit anderen Worten sind der gestufte Bereich935b des zentralen Abschnitts935 der metallenen Hülle931 und der Überstand913 des Gasnachweiselements911 über die Scheibendichtung957 gekoppelt. Da die äußere Elektrode917 auch auf dem Überstand913 geformt ist, sind die metallene Hülle931 und die äußere Elektrode917 des Gasnachweiselements911 elektrisch über die Scheibendichtung957 verbunden. - Eine erste Drahtdichtung
959 vom C-Typ ist in einer solchen Weise angebracht, dass sie an die zweite konische äußere Umfangsoberfläche913t2 des Überstands913 des eingeführten Gasnachweiselements911 und an die innere Umfangsoberfläche931n (die innere Umfangsoberfläche937n der nahen Endabschnitts937 ) der metallenen Hülle931 angrenzt. - In einer Region, die sich bezüglich der ersten Drahtpackung
959 in Richtung des nahen Endes des Gassensors befindet, wird ein Puder in eine ringförmige Ausnehmung, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche911m des nahen Endbereichs des Gasnachweiselements911 und der inneren Umfangsoberfläche931n (die innere Umfangsoberfläche937n des nahen Endabschnitts937 ) der metallenen Hülle931 vorgesehen ist, geladen, wodurch eine geladene Dichtungsschicht961 gebildet wird. - In einer Region, die sich bezüglich des geladenen Dichtungsschicht
961 in Richtung des nahen Endes des Gassensors befindet, ist ein entfernter Endabschnitt973 einer Hülse971 in eine ringförmige Ausnehmung, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche911m des Gasnachweiselements911 und der inneren Umfangsoberfläche931n (die innere Umfangsoberfläche937n des nahen Endabschnitts937 ) der metallenen Hülle931 vorgesehen ist, eingeführt. Der entfernte Endabschnitt973 der Hülse971 nimmt die Form eines Überstands an, der ringsum und radial nach außen vorsteht und eine konische äußere Umfangsoberfläche973m hat, deren Durchmesser in Richtung der entfernten Endseite des Gassensors ansteigt. Eine zweite Drahtdichtung965 vom C-Typ ist an der konischen äußeren Umfangsoberfläche973m angeordnet. Das entfernte Ende des entfernten Endabschnitt937 der metallenen Hülle931 ist radial nach innen in einer solchen Weise gebogen, dass die zweite Drahtdichtung965 abgedeckt ist, wobei die zweite Drahtdichtung965 durch Quetschen („by means of crimping") zusammengedrückt wird. Das zusammendrückende Quetschen komprimiert gleichzeitig die erste Drahtdichtung959 und die geladene Dichtungsschicht961 axial. Als Resultat ist die erste Drahtdichtung959 elastisch deformiert. Eine elastische Kraft, die durch die elastische Verformung herbeigeführt ist, hält das Gasnachweiselement911 koaxial in der metallenen Hülle931 . - Ein elementseitiger Anschluss
981 ist in das Gasnachweiselement911 eingeführt und elektrisch mit der inneren Elektrode915 des Gasnachweiselements911 verbunden. Ein Dokument, das sich auf die oben beschriebene Technik bezieht, ist zum Beispiel offenbart in Patentdokument 1. - Patentdokument 1: Offengelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung (kokai) Nr. 53-95884.
- DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
- Bei dem konventionellen Gassensor
901 wird die erste Drahtdichtung959 jedoch nur durch Quetschen der metallenen Hülle931 gepresst und elastisch verformt. Wenn jedoch infolge einer Langzeitverwendung des Gassensors901 sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen zu einem Abfall des Kompressionsdrucks, der auf die geladene Dichtungsschicht961 ausgeübt wird, führt, löst sich die erste Drahtdichtung959 , so dass das Gassensorelement911 sich verschiebt, was zum Beispiel die Genauigkeit des Nachweises von Auspuffgas in negativer Weise beeinflussen kann. - Wenn sich zusätzlich die erste Drahtdichtung
959 löst, dringen Teilchen des Puders, der zur Bildung der geladenen Dichtungsschicht961 verwendet wird, in Richtung der entfernten Endseite durch die Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche911m des Gasnachweiselements911 und der inneren Umfangsoberfläche931n der metallenen Hülle931 . - Darüber hinaus sind beim konventionellen Gassensor
901 die metallene Hülle931 und die äußere Elektrode917 des Gasnachweiselements911 über die Scheibendichtung957 elektrisch miteinander verbunden. Daher wird der Kontakt zwischen der Scheibendichtung957 und dem Gas nachweiselement911 (die äußere Elektrode917 auf der ersten konischen äußeren Umfangsoberfläche913t ) und der zwischen der Scheibendichtung957 und der metallenen Hülle931 (die konische innere Umfangsoberfläche935t1 ) unvollständig, wenn sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen passiert, welches einen Abfall des komprimierenden Drucks, der auf die geladene Dichtungsschicht961 ausgeübt wird, bewirkt, wodurch die erste Drahtdichtung959 sich löst und das Gasnachweiselement911 sich verschiebt. Als Resultat ist die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindung zwischen der äußeren Elektrode917 und der metallenen Hülle931 beschädigt. Wenn sich die erste Drahtdichtung959 löst, kann das folgende Problem auftraten. Puderteilchen, die zur Bildung der geladenen Dichtungsschicht961 verwendet werden, dringen durch eine Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche911m des Gasnachweiselements911 und der inneren Umfangsoberfläche931n der metallenen Hülle931 und erreichen eine Region, in der die Scheibendichtung957 vorgesehen ist. Die Teilchen dringen zwischen die Scheibendichtung957 und das Gasnachweiselement911 oder zwischen die Scheibendichtung957 und die metallene Hülle931 , was eine Beschädigung des elektrischen Kontakts zwischen der Scheibendichtung957 und dem Gasnachweiselement911 oder zwischen Scheibendichtung957 und der metallenen Hülle931 bewirkt. - Entsprechend der Methode zur Herstellung des konventionellen Gassensors
901 werden nach dem Einschieben der Scheibendichtung957 und des Gasnachweiselements911 in die metallene Hülle931 die erste Drahtdichtung959 eingeführt und danach ein Puder geladen. Danach werden die Hülse971 und die zweite Drahtdichtung965 eingeführt. Das nahe Ende der metallenen Hülle931 wird gequetscht, wodurch das Gasnachweiselement911 in der metallenen Hülle931 in einen festen Zustand gebracht ist. - Die oben beschriebene Methode kann jedoch das folgende Problem mit sich bringen. Während der Zeit zwischen dem Laden des Puders und dem Quetschen der metallenen Hülle
931 dringen Puderteilchen, von denen erwartet wird, dass sie alle durch die erste Drahtdichtung959 überprüft werden, durch eine Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsober fläche911m des Gasnachweiselements911 und der inneren Umfangsoberfläche931n der metallenen Hülle931 und erreichen eine Region, in der die Scheibendichtung959 bereitgestellt ist. Die Teilchen treten zwischen die Scheibendichtung959 und das Gasnachweiselement911 oder zwischen die Scheibendichtung959 und die metallene Hülle931 und verursachen einen elektrischen Kontaktdefekt zwischen der Scheibendichtung957 und dem Gasnachweiselement911 oder zwischen der Scheibendichtung957 und der metallenen Hülle931 . - Im Hinblick auf das oben Gesagte ist es eine Absicht der vorliegenden Erfindung, einen Gassensor, der verlässlicher die Positionsverschiebung des zu haltenden Elements, z.B. ein Gasnachweiselement oder ein Elementhalter, unterdrücken kann, sowie eine Methode zur Herstellung des Gassensors bereit zu stellen.
- MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
- Das Mittel zur Lösung des Problems ist ein Gassensor mit einem zu haltenden Element, das eine entfernt-endseitige Halterungsoberfläche und eine nah-endseitige Halterungsoberfläche umfasst, die bezüglich der entfernt-endseitigen Halterungsoberfläche an der nahen Endseite angeordnet ist; eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche radial nach innen vorsteht und die angepasst ist, das zu haltende Element darin zu halten, während sie das zu haltende Element radial von Außen umgibt und die entfernt-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt; und eine erste Dichtung, die an die nah-endseite Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und an die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt, wobei die erste Dichtung in einer spitzwinkligen Ausnehmung, die zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle ausgebildet ist, so angeordnet ist, dass die erste Dichtung ei nen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nah-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist.
- Bei dem konventionellen Gassensor ist die Drahtdichtung elastisch in die axiale Richtung verformt, um dabei partiell an die der nah-endseite Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle anzugrenzen. Im Gegensatz dazu ist die erste Dichtung des Gassensors der vorliegenden Erfindung, die zu der konventionellen Drahtdichtung entspricht, in einer spitzwinkligen Ausnehmung, die zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angeordnet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nah-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist. Auf diese Weise kann selbst, wenn kein externer Stress auf die erste Dichtung ausgeübt wird, die erste Dichtung das zu haltende Element in der metallenen Hülle fixieren. Daher kann selbst, wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors die Verbiegung sich löst („loosening of the crimp") oder ein ähnliches Phänomen auftritt, die erste Dichtung sich im Vergleich mit einem entsprechenden konventionellen Gerät weniger leicht lösen. Entsprechend kann eine Positionsverschiebung des zu haltenden Elements auf verlässlichere Weise unterdrückt werden.
- Es gibt keine spezielle Limitierung in Bezug auf den Typ des Gassensors so lange wie die oben beschriebenen Erfordernisse zutreffen. Beispiele eines solchen Gassensor umfassen einen Sauerstoffsensor, einen NOx-Sensor, einen HC-Sensor und einen CO2-Sensor.
- Weiterhin umfasst der Ausdruck „Die metallene Hülle hält das darin enthaltene Element" ein Halten der Gesamtheit des zu haltenden Elements innerhalb der metallenen Hülle und Halten eines Bereichs des zu haltenden Elements innerhalb der metallenen Hülle.
- Die erste Dichtung muss nicht notwendigerweise einen keilartigen Querschnitt über den gesamten Umfang der Dichtung, die in der oben beschriebenen Ausnehmung angeordnet ist, haben. Die erste Dichtung muss lediglich einen keilartigen Querschnitt in zumindest einem Bereich des Umfangs haben. Die erste Dichtung muss nicht notwendigerweise eine keilartige Form über den gesamten Querschnitt haben. Die erste Dichtung muss lediglich einen keilartigen Querschnitt zumindest in einem Entfernt endseitiger Bereich davon haben.
- Bevorzugt ist das zu haltende Element des oben beschriebenen Gassensors ein Gasnachweiselement mit einem Überstand, der eine entfernt-endseitige Halterungsoberfläche und eine nah-endseitige Halterungsoberfläche umfasst und der radial nach außen vorsteht, wobei das Gasnachweiselement eine röhrenförmige Form mit einem geschlossenen Boden mit einem geschlossenen axialen entfernten Ende umfasst.
- Erfindungsgemäß ist das zu haltende Element ein Gasnachweiselement mit einer röhrenförmigen Form mit geschlossenem Boden. Da dieses Gasnachweiselement einen Überstand hat, der eine entfernt-endseitige Halterungsoberfläche und eine nah-endseitige Halterungsoberfläche umfasst und der radial nach außen vorsteht, ist die erste Dichtung gegen die nah-endseitige Halterungsoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements und auch gegen die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst. In einem solchen Gassensor kann die erste Dichtung das Gasnachweiselement in der metallenen Hülle fixieren selbst, wenn kein externer Druck auf die erste Dichtung ausgeübt wird. Daher löst sich die erste Dichtung im Vergleich zu einem konventionellen Gegenstück weniger leicht, selbst wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen passiert. Entsprechend kann eine Positionsverschiebung des Gasnachweiselements verlässlicher unterdrückt werden.
- Bevorzugt umfasst der oben beschriebene Gassensor weiterhin ein Gasnachweiselement, das sich entlang der axialen Richtung erstreckt, wobei das zu haltende Element ein Elementhalter ist, der die entfernt-endseitige Halterungsoberfläche, die nah-endseite Halterungsoberfläche und eine Öffnung, durch die das Gasnachweiselement hindurch reicht, aufweist.
- Erfindungsgemäß ist das zu haltende Element ein Elementhalter, durch welchen ein Gasnachweiselement hindurch reicht. Da dieser Elementhalter die entfernt-endseite Halterungsoberfläche und die nah-endseitige Halterungsoberfläche hat, ist die erste Dichtung gegen die nah-endseitige Halterungsoberfläche des Elementhalters und auch gegen die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst. In einem solchen Gassensor kann die erste Dichtung den Elementhalter in der metallenen Hülle fixieren selbst, wenn kein externer Druck auf die erste Dichtung ausgeübt wird. Daher löst sich die erste Dichtung weniger leicht verglichen mit einem konventionellen Gegenstück selbst, wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen passiert. Entsprechend kann eine Positionsverschiebung des Elementhalters auf verlässlichere Weise unterdrückt werden.
- Der oben beschriebene Gassensor umfasst weiterhin eine geladene Dichtungsschicht, die durch Laden eines Puders in eine Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle in einer Region, die sich bezüglich der ersten Dichtung in Richtung des nahen Endes des Gassensors befindet, gebildet wird.
- Erfindungsgemäß ist die geladene Dichtungsschicht durch einen Puder gebildet, der in einer Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle bereitgestellt ist, wobei das Leistungsvermögen der Dichtung der Ausnehmung zwischen dem Gasnachweiselement und der metallenen Hülle verbessert wird.
- Der konventionelle Gassensor hat potenziell die folgenden Probleme. In Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors kann sich die Verbiegung („crimp") lösen oder ein ähnliches Phänomen auftreten. In Folge dessen dringen Puderteilchen in Richtung der entfernten Endseite durch die Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsfläche des Überstands des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle oder der Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Elementhalters und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle.
- In der vorliegenden Erfindung ist die erste Dichtung jedoch in einer spitzwinkligen Ausnehmung angeordnet, die zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements (das Gasnachweiselement oder der Elementhalter) und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angeordnet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nah-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elementes und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Puderteilchen in Richtung der entfernten Endseite durch die Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle oder der Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Elementhalters und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle hindurch sickern selbst, wenn sich die Verbiegung („crimp") in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors löst oder ein ähnliches Phänomen passiert.
- Bevorzugt wird bei dem oben beschriebenen Gassensor die erste Dichtung durch axiales Drücken und plastisches Verformen einer Drahtdichtung, die in die Ausnehmung zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und der inneren Umfangsober fläche der metallenen Hülle eingeführt worden ist, gebildet, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat.
- Erfindungsgemäß wird die erste Dichtung durch axiales Drücken und plastische Deformierung einer Drahtdichtung gebildet, die in die Ausnehmung zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle eingeführt worden ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat. Da eine solche erste Dichtung aufgrund des starken Druckes und der plastischen Deformation einen keilartigen Querschnitt hat, ist die erste Dichtung stark gegen die nah-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst. Entsprechend können das zu haltende Element und die metallene Hülle stark zusammengehalten werden.
- Bei dem oben beschriebenen Gassensor nehmen die nah-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle bevorzugt jeweils Formen an, so dass der Winkel zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche in zumindest einem entfernt endseitigen Bereich der Ausnehmung in Richtung zur entfernten Endseite hin abnimmt, und die erste Dichtung ist so angeordnet, dass sie sich zu dem Bereich der Ausnehmung erstreckt, in dem der Winkel zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche in Richtung der entfernten Endseite hin abnimmt.
- Erfindungsgemäß nehmen die nah-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle jeweils Formen an, dass zumindest in einem entfernt endseitigen Bereich der Ausnehmung der Winkel zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche in Richtung zur entfernten Endseite hin abnimmt. Weiterhin ist die erste Dichtung so angeordnet, dass sie sich zu einem solchen Bereich erstreckt. Daher wächst der Keileffekt in Richtung der entfernten Endseite der ersten Dichtung an, so dass das zu haltende Element und die metallene Hülle noch sicherer zueinander fixiert werden können.
- Ein weiteres Mittel zur Lösung ist ein Gassensor mit einem Gasnachweiselement, das eine röhrenförmige Form mit einem geschlossenen Boden mit einem geschlossenen axial entfernten Ende annimmt, das eine auf seiner äußeren Umfangsoberfläche gebildete äußere Elektrode und einen Überstand, der radial nach außen vorsteht, umfasst; eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche radial nach innen vorsteht und angepasst ist, das Gasnachweiselement darin zu halten, während sie das Gasnachweiselement radial von außen umgibt und eine entfernte Endoberfläche des Überstands durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt, wobei die Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs an die an der entfernten Endoberfläche des Überstands gebildete äußere Elektrode angrenzt, um dabei mit der äußeren Elektrode elektrisch verbunden zu sein; und eine erste Dichtung, die an eine nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt, wobei die erste Dichtung in einer spitzwinkligen Ausnehmung, die zwischen der nahen Endoberfläche das Überstands und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gebildet ist, angeordnet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist.
- Bei dem konventionellen Gassensor ist die Drahtdichtung elastisch in axialer Richtung deformiert, um dabei teilweise an die nahe Endoberfläche des Überstands des Gansnachweiselements und an die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle anzugrenzen. Im Kontrast dazu ist bei dem erfindungsgemäßen Gassensor die der konventionellen Drahtdichtung korrespondierende erste Dichtung in der spitzwinkligen Ausnehmung, die zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle ausgebildet ist, ange ordnet, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist. Auf diese Weise kann die erste Dichtung das Gasnachweiselement in der metallene Hülle halten selbst, wenn keine externe Belastung auf die erste Dichtung ausgeübt wird. Daher ist es im Vergleich zu dem konventionellen Gegenstück weniger wahrscheinlich, dass die erste Dichtung sich löst, selbst wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors sich eine Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen passiert, wodurch eine Positionsverschiebung des Gasnachweiselements und das Aufkommen eines defekten Kontakts zwischen der Stützungsoberfläche des gestuften Bereiches der metallenen Hülle und der äußeren Elektrode, die auf der entfernten Endoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements gebildet ist, unterdrückt werden. Auf diese Weise wird die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindung zwischen der metallenen Hülle und der äußeren Elektrode des Gasnachweiselements verbessert.
- Ein weiteres Mittel zur Lösung ist ein Gassensor mit einem Gasnachweiselement, das eine röhrenförmige Form mit einem geschlossenen Boden mit einem geschlossenen axial entfernten Ende annimmt, das eine auf seiner äußeren Umfangsoberfläche gebildete äußere Elektrode und einen Überstand, der radial nach außen vorsteht, umfasst; eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche aus radial nach innen vorsteht und angepasst ist, das Gasnachweiselement darin zu halten, während sie das Gasnachweiselement radial von außen umgibt und eine entfernte Endoberfläche des Überstands durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt; eine erste Dichtung, die an eine nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt; und eine zweite Dichtung aus Metall, die zwischen der entfernten Endoberfläche des Überstands und der Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs angeordnet ist und die an die Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs und die äußere Elektrode, die an der entfernten Endoberfläche des Überstands angeordnet ist, angrenzt, um dadurch die metallene Hülle und die äußere Elektrode elektrisch zu verbinden, wobei die erste Dichtung in einer spitzwinkeligen Ausnehmung, die zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gebildet ist, angeordnet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist.
- Bei dem erfindungsgemäßen Gassensor ist die erste Dichtung in der spitzwinkligen Ausnehmung angeordnet, die zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gebildet ist, so dass die erste Dichtung einen keilförmigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist. Auf diese Weise kann die erste Dichtung das Gasnachweiselement in der metallenen Hülle fixieren selbst, wenn keine externe Belastung auf die erste Dichtung ausgeübt wird. Auf diese Weise ist es im Vergleich zu einem konventionellen Gegenstück weniger wahrscheinlich, dass die erste Dichtung sich löst selbst, wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen passiert. Auf diese Weise kann eine Positionsverschiebung des Gasnachweiselements und der Vorfall eines defekten Kontakts zwischen der zweiten Dichtung und der äußeren Elektrode, die auf der entfernten Endoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements und zwischen der zweiten Dichtung und der Stützungsoberfläche des gestuften Bereiches der metallenen Hülle gebildet sind, unterdrückt werden. So kann die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindung zwischen der metallenen Hülle und der äußeren Elektrode des Gasnachweiselements verbessert werden.
- Der oben beschriebene Gassensor umfasst ferner eine geladene Dichtungsschicht, die mittels des Ladens eines Puders in eine Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle in einer Region gebil det wird, die sich bezüglich des Überstands des Gasnachweiselements in Richtung des nahen Ende des Gassensors befindet.
- Erfindungsgemäß ist die aus Puder gebildete geladene Dichtungsschicht in einer Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angeordnet, wodurch die Leistungsfähigkeit der Dichtung der Ausnehmung zwischen dem Gasnachweiselement und der metallenen Hülle verbessert wird.
- Die konventionellen Gassensoren haben potenziell das folgende Problem. In Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors können sich der gequetschte Bereich („crimp") lösen oder ein ähnliches Phänomen auftreten. Daher können Teilchen des Puders durch eine Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle hindurch passieren und eine Region erreichen, wo die Scheibendichtung bereit gestellt ist. Die Teilchen dringen zwischen die Scheibendichtung und das Gasnachweiselement oder zwischen die Scheibendichtung und die metallene Hülle, wodurch ein defekter Kontakt zwischen beiden verursacht wird, woraus ein defekter elektrischer Kontakt zwischen beiden resultiert.
- In der vorliegenden Erfindung ist die erste Dichtung jedoch in einem spitzwinkligen Ausnehmung zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angeordnet, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst wird. Ein solches strukturelles Merkmal der ersten Dichtung unterdrückt daher das Auftreten des folgenden Problems, selbst wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnlicher Vorfall passiert: Puderteilchen passieren durch eine Ausnehmung zwischen die äußere Umfangsoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle und erreichen eine Region, in der die zweite Dichtung bereit gestellt ist; und die Teilchen dringen zwischen die zweite Dichtung und die Gasnachweiselements oder zwischen die zweite Dichtung und die metallene Hülle, wodurch sich ein defekter Kontakt zwischen beiden bildet.
- Bei allen oben beschriebenen erfindungsgemäßen Gassensoren ist die erste Dichtung aus Metall gemacht und grenzt an die äußere Elektrode, die auf der nahen Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gebildet ist, um dadurch die äußere Elektrode mit der metallenen Hülle elektrisch zu verbinden.
- Erfindungsgemäß grenzt die erste Dichtung an die äußere Elektrode, die auf der nahen Endoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements gebildet ist, und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle, so dass die metallene Hülle und die äußere Elektrode des Gasnachweiselements elektrisch miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann die metallene Hülle und die äußere Elektrode des Gasnachweiselements elektrisch in verlässlicherer Weise miteinander verbunden werden.
- Bevorzugt ist die erste Dichtung bei dem oben beschriebenen Gassensor durch axiales Pressen und plastische Deformation einer Drahtdichtung gebildet, die in die Ausnehmung zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle eingeführt ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat.
- Erfindungsgemäß ist die erste Dichtung durch axiales Pressen und plastische Deformation einer Drahtdichtung, die in die Ausnehmung zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle eingeführt worden ist, gebildet, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat. Da eine solche erste Dichtung in Folge des starken Drucks und der plastischen Deformation einen keilartigen Querschnitt hat, ist die erste Drahtdichtung stark gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst. Entsprechend können das Gasnachweiselement und die metallene Hülle stabil zusammengefügt werden.
- Bevorzugt nehmen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle in dem oben beschriebenen Gassensor jeweils Formen an, so dass in zumindest der entfernten Endseitenbereich der Ausnehmung der Winkel zwischen der nahen Endoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche in Richtung der entfernten Endseite hin abnimmt, und die erste Dichtung ist so angeordnet, dass sie sich zu dem Bereich der Ausnehmung erstreckt, in dem der Winkel, der zwischen der nahen Endoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche gebildet ist, in Richtung zu der entfernten Endseite hin abnimmt.
- Erfindungsgemäß nehmen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle jeweils Formen an, so dass in zumindest einem entfernt-endseitigen Bereich der Ausnehmung der Winkel zwischen der nahen Endoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche in Richtung des entfernten Endseite hin abnimmt. Weiterhin ist die erste Dichtung so angelegt, dass sie sich bis zu einem solchen Bereich hin erstreckt. Daher wächst der Keileffekt in Richtung zu der entfernten Endseite der ersten Dichtung, so dass das Gasnachweiselement und die metallene Hülle miteinander sicherer verbunden werden können.
- Eine weitere Lösung ist eine Methode zur Herstellung eines Gassensors mit einem Gasnachweiselement, das eine röhrenförmige Form mit einem geschlossenen Boden mit einem geschlossenen axial entfernten Ende annimmt, das eine auf seiner äußeren Umfangsoberfläche gebildete äußere Elektrode hat und das einen Überstand, der radial nach außen vorsteht, umfasst; eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche aus radial nach innen vorsteht und angepasst ist, das Gasnachweiselement darin zu halten, während sie das Gasnachweiselement radial von außen umgibt und eine entfernte Endoberfläche des Überstands durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt, wobei die Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs an die äußere Elektrode, die an der entfernten Endoberfläche des Überstands bebildet ist, angrenzt, um dabei mit der äußeren Elektrode elektrisch verbunden zu sein; und eine erste Dichtung, die an eine nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt. Die Methode umfasst einen Element-Einführungsschritt zur Einführung des Gasnachweiselements in die metallene Hülle; einen Drahtdichtung-Einführungsschritt zum Einführen einer Drahtdichtung, die die erste Dichtung wird, in die metallene Hülle; und einen Erste-Dichtung-Bildungsschritt zum axialen Pressen der Drahtdichtung, die in die metallene Hülle eingeführt worden ist, so dass die Drahtdichtung plastisch verformt wird, um die erste Dichtung zu bilden, die in einer zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gebildeten spitzwinkligen Ausnehmung angeordnet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist.
- Erfindungsgemäß wird die Drahtdichtung eingeführt (der Drahtdichtung-Einführungsschritt), nachdem das Gasnachweiselement in die metallene Hülle eingeführt worden ist (der Element-Einführungsschritt). Danach wird die Drahtdichtung axial gepresst, so dass die Drahtdichtung plastisch verformt wird, um die erste Dichtung zu bilden, die in der spitzwinkligen Ausnehmung zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gebildet wird, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt bildet und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst wird (erster Dichtungsbildungsschritt). Die durch die elastische Deformation gebildete erste Dichtung wird stark gegen die nahe Endoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements gepresst und ist stark gegen die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst. Auf diese weise kann die erste Dichtung das Gasnachweiselement in der metallenen Hülle halten selbst, wenn kein externer Stress auf die erste Dichtung ausgeübt wird. Daher kann verglichen zu konventionellen Gegenstücken die erste Dichtung sich weniger leicht lösen selbst, wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen passiert. Auf diese Weise kann eine Positionsverschiebung des Gasnachweiselements und der Vorfall von defekten Kontakten zwischen der Stützungsoberfläche des gestuften Bereiches der metallenen Hülle und der äußeren Elektrode, die auf der entfernten Endoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements gebildet sind, verhindert werden. Dadurch wird die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindung zwischen der metallenen Hülle und der äußeren Elektrode des Gasnachweiselements verbessert. Zusätzlich kann der Gassensor auf einfache Weise bei niedrigen Kosten hergestellt werden, weil die erste Dichtung durch eine plastische Deformierung der Drahtdichtung gebildet ist.
- Eine weitere Lösung ist eine Methode zur Herstellung eines Gassensors mit einem Gasnachweiselement, das eine röhrenförmige Form mit einem geschlossenen Boden mit einem geschlossenen axial entfernten Ende annimmt, das eine auf seiner äußeren Umfangsoberfläche gebildete äußere Elektrode hat und das einen Überstand, der radial nach außen vorsteht, umfasst; eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche aus radial nach innen vorsteht und angepasst ist, das Gasnachweiselement darin zu halten, während sie das Gasnachweiselement radial von außen umgibt und eine entfernte Endoberfläche des Überstands durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt; eine erste Dichtung, die an eine nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt; und eine zweite Dichtung aus Metall, die zwischen der entfernten Endoberfläche des Überstands und der Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs angeordnet ist und die an die äußere Elektrode, die an der entfernten Endoberfläche des Überstands angeordnet ist, und die Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs angrenzt, um dadurch die äußere Elektrode mit der metallenen Hülle elektrisch zu verbinden. Die Methode umfasst einen Zweite-Dichtung-Einführungsschritt zum Einführen der zweiten Dichtung in die metallene Hülle; nach dem Zweite-Dichtung-Einführungsschritt einen Element-Einführungsschritt zur Einführung des Gasnachweiselements in die metallene Hülle; nach dem Element-Einführungsschritt einen Zweite-Dichtung-Pressschritt zum axialen Pressen des Gasnachweiselements und der in die metallene Hülle eingeführte zweiten Dichtung, um dabei die zweite Dichtung in engen Kontakt mit der Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs zu bringen; nach dem Zweite-Dichtung-Pressschritt einen Drahtdichtung-Einführungsschritt zum Einführen einer Drahtdichtung, die die erste Dichtung werden soll, in die metallene Hülle; und einen Erste-Dichtung-Bildungsschritt zum axialen Pressen der in die metallene Hülle eingeführten Drahtdichtung, so dass die Drahtdichtung plastische verformt wird, um eine erste Dichtung zu bilden, die in einer spitzwinkligen Ausnehmung, die zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und dem inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gebildet ist, angeordnet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist.
- Erfindungsgemäß wird das Gasnachweiselement eingeführt (Elementeinführungsschritt), nachdem die zweite Dichtung in die metallene Hülle eingeführt worden ist (Zweite-Dichtung-Einführungsschritt). Danach werden das Gasnachweiselement und die zweite Dichtung axial gepresst, um dadurch die zweite Dichtung in engen Kontakt mit der Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs der metallenen Hülle zu bringen (der Zweite-Dichtung-Pressschritt). Auf diese Weise wird der Kontakt zwischen der zweiten Dichtung und der metallenen Hülle verbessert.
- Danach wird die Drahtdichtung eingeführt (der Drahtdichtung-Einführungsschritt). Dann wird die Drahtdichtung axial gepresst, so dass die Drahtdichtung plastisch deformiert wird, um die erste Dichtung zu bilden, die in der spitzwinkligen Ausführung zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angeordnet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst wird (der Erste Dichtung Bildungsschritt). Die erste Dichtung, die durch elastische Deformation gebildet ist, ist stark gegen die nahe Endoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements und gegen die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst. Dadurch kann die erste Dichtung das Gasnachweiselement in der metallenen Hülle halten selbst, wenn kein externer Druck auf die erste Dichtung ausgeübt wird. Daher ist es im Vergleich mit einem konventionellen Gegenstück weniger wahrscheinlich, dass die erste Dichtung sich löst selbst, wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors sich eine Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen auftritt. Dadurch können Positionsverschiebung des Gasnachweiselements und Verursachung von Kontaktdefekten zwischen der Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs der metallenen Hülle und der äußeren Elektrode, die auf der entfernten Endoberfläche des Überstands des Gasnachweiselements angeordnet ist, unterdrückt werden. Auf diese Weise kann die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindung zwischen der metallenen Hülle und der äußeren Elektrode des Gasnachweiselements verbessert werden. Zusätzlich kann, da die erste Dichtung mittels der plastischen Deformation der Drahtdichtung gebildet ist, der Gassensor auf leichte Weise bei niedrigen Kosten hergestellt werden.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 : Querschnittsansicht eines Gassensors entsprechend einer ersten Ausführungsform. -
2 : Teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Gassensors des ersten Ausführungsform, der eine Region zeigt, in der eine erste Dichtung und eine Scheibendichtung bereitgestellt sind. -
3 : Teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Gassensors der ersten Ausführungsform, der einen Hauptbereich zeigt, in dem die erste Dichtung bereitgestellt ist. -
4 : Erklärende Ansicht, die eine Pressvorrichtung zum Pressen einer Drahtdichtung entsprechend einer Methode zur Herstellung des Gassensors der ersten Ausführungsform zeigt. -
5 : Erklärende Ansicht, die eine Methode zur plastischen Verformung der Drahtdichtung entsprechend der Methode zur Herstellung des Gassensors des ersten Ausführungsform zeigt. -
6 : Teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Gassensors entsprechend einer zweiten Ausführungsform, die eine Region zeigt, in der eine erste Dichtung bereitgestellt ist. -
7 : Querschnittsansicht eines Gassensors entsprechend einer dritten Ausführungsform. -
8 : Teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Gassensors der dritten Ausführungsform, der eine Region zeigt, in der eine erste Dichtung und eine Scheibendichtung bereitgestellt sind. -
9 : Teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Gassensors der dritten Ausführungsform, der einen Hauptbereich zeigt, in dem die erste Dichtung bereit gestellt ist. -
10 : Querschnittsansicht eines Gassensors entsprechend einer vierten Ausführungsform. -
11 : Teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Gassensors der vierten Ausführungsform, der eine Region zeigt, in der eine erste Dichtung und eine Scheibendichtung bereitgestellt sind. -
12 : Teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Gassensors der vierten Ausführungsform, der einen Hauptbereich zeigt, in dem die erste Dichtung bereitgestellt ist. -
13 : Partielle Querschnittsansicht eines konventionellen Gassensors. -
- 101, 301, 401
- Gassensor
- 111, 311, 411
- Gasnachweiselement
- 111n, 311n
- Innere Umfangsoberfläche (eines Gasnachweiselements)
- 111m, 311m
- Äußere Umfangsoberfläche (eines Gasnachweiselements)
- 113, 313
- Überstand (eines Gasnachweiselements)
- 115, 315
- Innere Elektrode
- 117, 317
- Äußere Elektrode
- 131, 331, 431
- Metallene Hülle
- 131n, 331n, 431n
- Innerer Umfangsoberfläche (einer metallenen Hül
- le)
- 135b, 335b, 435b
- Gestufter Bereich (einer metallenen Hülle)
- 157, 357, 457
- Scheibendichtung (zweite Dichtung)
- 159, 359, 459
- Erste Dichtung
- 165, 365, 465
- Drahtdichtung
- 161, 361, 461
- Geladene Dichtungsschicht
- 421
- Elementhalter
- BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
- (ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
- Als nächstes werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme der beiliegenden der Zeichnungen im Detail beschrieben.
-
1 ist eine Querschnittsansicht eines Gassensors101 des vorliegenden Ausführungsform und2 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Gassensors101 , der eine Region zeigt, in der eine erste Dichtung159 und eine Scheibendichtung (eine zweite Dichtung)157 bereitgestellt sind.3 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Gassensors der ersten Ausführungsform, der einen Hauptbereich zeigt, in dem die erste Dichtung159 bereitgestellt ist. Der Gassensor101 ist ein Sauerstoffsensor, der an eine Auspuffgasleitung einer internen Verbrennungsmaschine befestigt werden kann, um eine Sauerstoffkonzentration des Auspuffgases zu messen. Der Gassensor101 umfasst ein röhrenförmiges Gasnachweiselement (zu haltendes Element)111 mit geschlossenen Boden mit einem entfernten Ende (das untere Ende in1 ) geschlossen, wenn in Richtung der Achse C betrachtet, und eine röhrenförmige metallene Hülle131 , die das Gasnachweiselement111 koaxial darin hält. - Das Gasnachweiselement
111 umfasst einen Überstand113 , der bezüglich der Richtung der Achse C ringsum des zentralen Bereiches gebildet ist und radial nach außen vorsteht. Der Überstand113 hat eine erste konische äußere Umfangsoberfläche (eine entfernte Endoberfläche (entfernt-endseitige Halterungsoberfläche))113t1 , die sich an seinem entfernten Ende befindet und deren Durchmesser von seiner entfernten Endseite zur nahen Endseite hin anwächst; eine zweite konische äußere Umfangsoberfläche (eine nahe Endoberfläche (nah-endseitige Halterungsoberfläche))113t2 , die sich an seinem nahen Ende befindet und deren Durchmesser von seiner nahen Seite zu seiner entfernten Endseite hin anwächst; und eine zentrale äußere Umfangsoberfläche113m , die einen festen Durchmesser hat und die erste konische äußere Umfangsoberfläche113t1 und die zweite konische äußere Umfangsoberfläche113t2 verbindet. Insbesondere ist, wie in3 gezeigt, die zweite konische äußere Umfangsoberfläche (die nahe Endoberfläche (nah-endseitige Halterungsoberfläche))113t2 zusammengesetzt aus zwei bogenförmigen Ober flächen; d.h., eine erste bogenförmige Oberfläche113t21 , die an der entfernten Endseite angeordnet ist und nach außen konvex ist (rechte Richtung in3 ), und eine zweite bogenförmige Oberfläche113t22 , die mit der ersten bogenförmigen Oberfläche113t21 verbunden ist, ist lokalisiert an der nahen Endseite und nach innen konvex (linke Richtung von3 ). Das Gasnachweiselement111 ist aus einem Sauerstoff-Ionen leitenden Festkörperelektrolyten gemacht; z.B. einem Festkörperelektrolyten, der teilweise stabilisiertes Zirkonium als Hauptkomponente enthält. Die im Wesentlichen gesamte innere Umfangsoberfläche111n des Gassensorelements111 ist mit einer inneren Elektrode115 bedeckt. Eine äußere Elektrode117 bedeckt einen Bereich der äußeren Umfangsoberfläche111mm , die sich im Wesentlichen über die gesamte Oberfläche eines entfernten Endabschnitts des Gasnachweiselements111 , das von der metallenen Hülle131 vorsteht, erstreckt. Weiterhin bedeckt die äußere Elektrode117 einen Bereich des Gassensorelements111 , der sich von dem entfernten Endbereich des Gassensorelements111 zu dem Überstand113 Weise erstreckt, um sich linear in axiale Richtung zu erstrecken. Die inneren Elektroden115 und die äußere Elektrode117 sind im Wesentlichen aus Pt gemacht. - Die metallene Hülle
131 ist aus rostfreiem Stahl (SUS430) gemacht und zusammengesetzt aus einem entfernten Endabschnitt133 (ein unterer Bereich in1 ), einem zentralen Abschnitt137 und einem nahen Endabschnitt137 (ein oberer Bereich in1 ). Eine Durchführung, deren Wand eine innere Umfangsoberfläche131n ist, erstreckt sich durch die metallene Hülle131 , und ihr Durchmesser reduziert sich von dem nahen Ende der metallenen Hülle131 zu dem entfernten Ende der metallenen Hülle131 . - Der entfernte Endabschnitt
133 hat eine innere Umfangsoberfläche133n mit einem relativ kleinen Durchmesser (ungefähr 6,5 mm) und einen männlich gestrehlten Bereich133g (male-threaded portion), die auf seinem äußeren Umfang gebildet ist und angepasst ist, um den Gassensor101 an einem Auspuffrohr zu befestigen. Eine Schutzkappe151 ist auf einem entfernten Endbereich des entfernten Endabschnitts133 befestigt, um einen entfernten Abschnitt des Gasnachweiselements111 zu schützen. Die Schutzkappe151 ist aus rostfreiem Stahl gemacht, hat eine röhrenförmige Form mit geschlossenem Boden und eine Anzahl von Gaseinführungsöffnungen151k , um Auspuffgas in das Innere des Gassensors101 von dem Auspuffrohr einzulassen. Ein Dichtungsring153 aus rostfreiem Stahl ist an einen nahen Endbereich des entfernten Endabschnitts133 befestigt. - Der zentrale Abschnitt
135 setzt sich aus einem ersten gestuften Bereich135b mit einer ersten konischen inneren Umfangsoberfläche (Stützungsoberfläche)135t1 zusammen, die mit der inneren Umfangsoberfläche133n des entfernten Endabschnitts133 verbunden ist und deren Durchmesser in Richtung zur nahen Endseite des Gassensors101 anwächst; einem röhrenförmigen Bereich135c mit einer zentralen inneren Umfangsoberfläche135n , die mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche135t1 verbunden ist und die einen Durchmesser (ungefähr 9,1 mm) hat, der größer ist als der der inneren Umfangsoberfläche133n ; und einem zweiten gestuften Bereich135d mit einer zweiten konischen inneren Umfangsoberfläche135t2 , die mit der zentralen inneren Umfangsoberfläche135n verbunden ist und deren Durchmesser in Richtung zur nahen Endseite des Gassensors101 anwächst. Ein radialer äußerer Bereich des zentralen Abschnitts135 ist zu einem hexagonalen Flanschbereich geformt (einem Eingriffsmittelbereich)135r , der zum Befestigen des Gassensors101 an das Auspuffrohr verwendet wird. - Der nahe Endabschnitt
137 hat eine innere Umfangsoberfläche137n , die mit der zweiten konischen inneren Umfangsoberfläche135t2 des zentralen Abschnitts135 verbunden ist und die einen Durchmesser (ungefähr 12,5 mm) hat, der größer ist als der der zentralen inneren Umfangsoberfläche135n . - Eine ringförmige Scheibendichtung
157 aus Metall (SUS430) mit einer Dicke von 0,3 mm ist auf der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche135t1 des zentralen Abschnitts135 der metallenen Hülle131 angeordnet und in engem Kontakt mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche135t1 . Die erste konische äußere Umfangsoberfläche113t1 des Überstands113 des Gasnachweiselements111 , das koaxial in die metallene Hülle131 eingeführt worden ist, grenzt von oben an die Scheibendichtung157 . Mit anderen Worten sind der erste gestufte Bereich135b des zentralen Abschnitts135 der metallenen Hülle131 und der Überstand113 des Gasnachweiselements111 über die Scheibendichtung157 miteinander gekoppelt. Auf diese Weise stellt die Scheibendichtung157 eine elektrische Verbindung zwischen der metallenen Hülle131 und der äußeren Elektrode des Gasnachweiselements111 in verlässlicher Weise her. - Die erste Dichtung
159 vom C-Typ aus NW2201 (JIS H4551 – 2002), die Ni als ihre Hauptkomponente enthält, ist auf der nahen Endseite des Überstands113 der eingeführten Gasnachweiselements111 an einer Position angeordnet, die eine Ausnehmung zwischen dem Überstand113 des Gasnachweiselements111 und der inneren Umfangsoberfläche131n (die zentrale innere Umfangsoberfläche135n des zentralen Abschnitts135 ) der metallenen Hülle131 blockiert. Im Speziellen ist die erste Dichtung159 in einer spitzwinkligen Ausnehmung120 angeordnet, die durch die zweite konische äußere Umfangsoberfläche113t2 des Überstands113 und der zentralen inneren Umfangsoberfläche135n der metallenen Hülle131 gebildet ist, so dass die erste Dichtung159 einen keilartigen Querschnitt hat und in einem Pressungskontakt mit der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche113t2 des Überstands113 und der zentralen inneren Umfangsoberfläche135n der metallenen Hülle131 jeweils ist. Insbesondere nimmt, da ein entfernt-endseitiger Bereich der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche113t2 des Überstands113 durch die erste bogenförmige Oberfläche113t21 gebildet ist, ein entfernt-endseitiger Bereich der Ausnehmung120 (siehe3 ) eine Form ein, dass der Winkel zwischen der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche113t2 des Überstands113 und der zentralen inneren Umfangsoberfläche135n der metallenen Hülle131 zur entfernten Endrichtung hin abnimmt. Die erste Dichtung159 erstreckt sich zu dem Bereich, bei dem der oben erwähnte Winkel abnimmt. Es sei bemerkt, dass, obwohl die erste Dichtung159 ursprünglich eine Drahtdichtung mit einem Durchmesser von ungefähr 0,6 mm ist, die Drahtdichtung in axialer Richtung in die entfernte Endseitenrichtung gepresst wird, um plastisch verformt zu werden, so dass die erste Dichtung159 einen keilartigen Querschnitt hat. - In einer Region, die in Bezug auf den Überstand
113 (die erste Dichtung159 ) des Gasnachweiselements111 in Richtung zum nahen Ende des Gassensors101 lokalisiert ist, wird ein Puder, der im Wesentlichen aus Talk gemacht ist, in eine ringförmige Ausnehmung, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche111m eines nahen Endabschnitts des Gasnachweiselements111 und der inneren Umfangsoberfläche131n (die zweite konische innere Umfangsoberfläche135t2 des zentralen Abschnitts135 und die innere Umfangsoberfläche137n des Nahendabschnitts137 ) der metallenen Hülle131 bereitgestellt ist, geladen, wodurch eine geladene Dichtungsschicht161 gebildet ist. - In einer Region, die in Bezug auf die geladene Dichtungsschicht
161 im nahen Ende des Gassensors gelegen ist, ist ein entfernter Endabschnitt173 einer Hülse171 in eine ringförmige Ausnehmung eingeführt, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche111m des Gasnachweiselements111 und der inneren Umfangsoberfläche131n (die innere Umfangsoberfläche137n des nahen Endabschnitts137 ) der metallenen Hülle131 angeordnet ist. Die Hülse171 ist aus Aluminiumoxyd gemacht. Der entfernte Endabschnitt173 der Hülse171 nimmt die Form eines im Umfang großen Durchschnittsbereichs an, die radial nach außen vorsteht und eine konische äußere Umfangsoberfläche173m hat, deren Durchmesser in Richtung zur entfernten Endseite des entfernten Endabschnitts173 anwächst. Eine Drahtdichtung175 aus rostfreiem Stahl (SUS430) ist auf der konischen äußeren Umfangsoberfläche173m aufgebracht. Das Spitzen-Ende des nahen Endabschnitts137 der metallenen Hülle131 ist in einer solchen Weise radial nach innen gebogen, dass die zweite Dichtung165 bedeckt ist, wodurch die zweite Dichtung165 mittels Quetschens („crimping") komprimiert wird. Die komprimierende Quetschaktion komprimiert die geladene Dichtungsschicht161 axial, wodurch das Gasnachweiselement111 in der metallenen Hülle131 koaxial gehalten wird. Eine elastische Kraft (Druck) der geladenen Dichtungsschicht161 , die durch die komprimierende Quetschaktion herbeigeführt ist, verbessert die Leistungsfähigkeit des Abdichtens der Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche111m des Gasnachweiselement111 und der inneren Umfangsoberfläche131n der metallenen Hülle131 . - Ein elementseitiger Anschluss
181 ist in das Gasnachweiselement111 eingeführt und elektrisch mit der inneren Elektrode115 des Gasnachweiselements111 verbunden. Um ein Ausgangssignal des Gasnachweiselements111 an ein externes Gerät auszugeben, ist der elementseitige Anschluss181 mit einem hülsenseitigen Anschluss183 , der in der Hülse171 gebildet ist, elektrisch verbunden. Der elementseitige Anschluss181 und der hülsenseitige Anschluss183 sind aus einer Nickellegierung gemacht, wie z.B. INCONEL. - Wie oben beschrieben, ist bei dem Gassensor
101 der vorliegenden Ausführungsform die erste Dichtung159 in Presskontakt mit der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche (die nahe Endoberfläche (nah-endseitige Halterungsoberfläche)113t2 des Überstands113 des Gasnachweiselements111 und mit der inneren Umfangsoberfläche131n (die zentrale innere Umfangsoberfläche135n ) der metallenen Hülle131 . Die erste Dichtung159 kann daher das Gasnachweiselement (zu haltendes Element)111 in der metallenen Hülle131 halten, selbst wenn kein externer Druck auf die erste Dichtung159 ausgeübt wird. Daher kann sich die erste Dichtung159 im Vergleich mit einem konventionellen Gerät weniger leicht lösen, selbst wenn sich in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors101 eine Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen auftritt, so dass eine Positionsverschiebung des Gasnachweiselements111 verhindert wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Auftreten eines defekten Kontakts zwischen der Scheibendichtung (die zweite Dichtung)157 und der äußeren Elektrode117 , die auf der ersten konischen äußeren Umfangsoberfläche (die entfernte Endoberfläche)113t1 des Überstands113 des Gasnachweiselements111 und zwischen der Scheibendichtung (die zweite Dichtung)157 und der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche (die Stützungsoberfläche)135t1 des ersten gestuften Bereichs135d der metallenen Hülle131 angeordnet ist, zu unterdrücken. Auf diese Weise kann die Verlässlichkeit des elektrischen Kontaktes zwischen der metallenen Hülle131 und der äußeren Elektrode117 des Gasnachweiselements111 verbessert werden. - Insbesondere wird in der vorliegenden Ausführungsform die erste Dichtung
159 durch axiales Pressen und plastisches Verformen einer Drahtdichtung gebildet, die in die Ausnehmung120 eingeführt worden ist, so dass die erste Dichtung159 einen keilartigen Querschnitt hat. Da die erste Dichtung159 in Folge ihres starken Drückens und plastischer Deformierung einen keilartigen Querschnitt hat, ist die erste Dichtung stark gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche113t2 und die zentrale innere Umfangsoberfläche135n gepresst. Entsprechend sind das Gasnachweiselement111 und die metallene Hülle131 sicher miteinander verbunden. - Darüber hinaus nimmt der entfernt-endseitige Bereich der Ausnehmung
120 eine Form an (die erste bogenförmige Oberfläche113t21 in3 ), so dass der Winkel zwischen der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche113t2 und der inneren Umfangsoberfläche131n in Richtung zum entfernten Ende hin abnimmt, und die erste Dichtung159 ist so aufgebracht, dass sie sich bis zu diesem Bereich erstreckt. Daher wächst der Keileffekt in Richtung zum entfernten Ende der ersten Dichtung159 an, so dass das Gasnachweiselement und die metallene Hülle131 noch sicherer miteinander verbunden werden können. - Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform die geladene Dichtungsschicht
161 , die aus einem Puder gebildet ist, in einer ringförmigen Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche111m eines nah-endseitigen Abschnitts des Gasnachweiselements111 und der inneren Umfangsoberfläche131n (die zweite konische innere Umfangsoberfläche135t2 des zentralen Abschnitts135 und der inneren Umfangsoberfläche137n der nahendseitigen Abschnitts137 ) der metallenen Hülle131 bereitgestellt, wodurch die Leistungsfähigkeit des Abdichtens der Ausnehmung zwischen dem Gasnachweiselement111 und der metallenen Hülle131 verbessert wird. - Außerdem unterdrückt, selbst wenn sich in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors
101 die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen auftritt, das oben beschriebene strukturelle Merkmal der ersten Dichtung149 das Auftreten des folgenden Problems: Puderteilchen passieren durch eine Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche (die zentrale äußere Umfangsoberfläche113m ) des Überstands113 des Gasnachweiselements111 und der inneren Umfangsoberfläche (die zentrale innere Umfangsoberfläche135n ) der metallenen Hülle131 und erreichen eine Region, in der die Scheibendichtung157 bereitgestellt ist; und die Teilchen dringen zwischen die Scheibendichtung157 und das Gasnachweiselement111 oder zwischen die Scheibendichtung157 und die metallene Hülle131 , was einen defekten Kontakt zwischen ihnen verursacht. - Als nächstes wird eine Methode zur Herstellung des oben beschriebenen Gassensors
101 beschrieben. - Zunächst wird die metallene Hülle
131 , die in einer bekannten Weise so hergestellt worden ist, dass sie eine vorbestimmte Form annimmt, vorbereitet. Als nächstes wird das Gasnachweiselement111 , das so hergestellt worden ist, dass ein fester Elektrolyt mit der inneren Elektrode115 und der äußeren Elektrode117 bedeckt und dann bei einer bekannten Methode gebrannt wird, vorbereitet. Die Scheibendichtung157 , die eine Dicke von ungefähr 0,3 mm hat, wird in die metallene Hülle131 eingeführt und auf der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche135t1 des gestuften Bereichs135b des zentralen Abschnitts135 (der Zweite Dichtung-Einführungsschritt) aufgebracht. - Als nächstes wird das Gasnachweiselement
111 koaxial in die metallene Hülle131 eingeführt, und die erste konische äußere Umfangsoberfläche113t1 des Überstands113 des Gasnachweiselements111 wird dazu gebracht, an die Scheibendichtung157 (der Element-Einführungsschritt) anzugrenzen. - Anschließend wird eine Kraft von ungefähr 3kN in axialer Richtung auf die Scheibendichtung
157 und das Gasnachweiselement111 ausgeübt, wodurch die Scheibendichtung157 in engen Kontakt mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche135t1 des gestuften Bereichs135d des zentralen Abschnitts135 (der Zweite-Dichtung-Pressschritt) gebracht wird. - Als nächstes wird die Drahtdichtung
159 , die die erste Dichtung159 wird, in die metallene Hülle131 , in die das Gasnachweiselement111 eingeführt worden ist, eingeführt und auf die nahe Endseite des Überstands113 des Gasnachweiselements111 und in eine Ausnehmung (Ausnehmung120 ) zwischen der äußeren Umfangsoberfläche111m des Gasnachweiselements111 und der inneren Umfangsoberfläche131n der metallenen Hülle131 (der Drahtdichtung-Einführungsschritt) aufgebracht (siehe5 ). - Als nächstes wird die Drahtdichtung
159 axial in Richtung des entfernten Endes des Gassensors101 gepresst, so dass sie in axialer Richtung plastisch verformt wird, wodurch die erste Dichtung159 (der erste Dichtung-Bildungsschritt) geformt wird. Insbesondere wird, wie in5 gezeigt, unter Verwendung einer Pressvorrichtung201 , wie in4 gezeigt, die Drahtdichtung159 axial in das entfernte Ende des Gassensors101 bei einer Kraft von ungefähr 5 kN gepresst, wie es durch den dargestellten Pfeil gezeigt ist. Die Pressvorrichtung201 nimmt eine rohrförmige Form an und ist aus einem entfernten Endbereich203 , der einen kleinen Durchmesser hat, und einem nahen Endbereich205 , der einen großen Durchmesser hat, zusammengesetzt. Der Durchmesser des entfernten Endbereichs203 ist so festgelegt, dass der entfernte Endbereich203 in eine Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche111 eines Nahendabschnitts des Gasnachweiselements111 und der inneren Umfangsoberfläche131n der metallenen Hülle131 eingeführt werden kann. Ein entferntes Ende203s des entfernten Endbereichs203 ist aus einer dünnen Wand, so dass er in der Lage ist, die Drahtdich tung159 zu pressen. Im ersten Dichtung-Bildungsschritt wird die Drahtdichtung159 plastisch verformt, so dass sich seine Querschnittsform von einer kreisförmigen Form in eine Keilform ändert. Als Resultat grenzt die Drahtdichtung159 an die zweite konische äußere Umfangsoberfläche113t2 des Überstands113 des Gasnachweiselements und die zentrale Umfangsoberfläche135n des zentralen Abschnitts135 der metallenen Hülle131 . - Als nächstes wird, um eine geladene Dichtungsschicht
161 zu formen, ein Puder, der als Hauptkomponente Talk enthält, in eine Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche111n eines nahen Endabschnitts des Gasnachweiselements111 und der inneren Umfangsoberfläche131n der metallenen Hülle131 gefüllt. - Anschließend wird der entfernte Endabschnitt
173 der Hülse171 in die oben genannte Ausnehmung eingeführt. Dann wird die Drahtdichtung165 eingeführt und auf der konischen äußeren Umfangsoberfläche173 des entfernten Endabschnitts173 der Hülse171 angeordnet. Das nahe Ende des nahen Endabschnitts137 der metallenen Hülle131 ist radial nach innen gebogen, wodurch eine zusammengepresste Verbiegung in axialer Richtung durchgeführt wird. - Als nächstes wird der elementseitige Anschluss
181 in das Gasnachweiselement111 eingeführt und in Kontakt mit der inneren Elektrode115 des Gasnachweiselements111 gebracht. Auch wird der hülsenseitige Anschluss183 in die Hülse171 eingeführt und darin fixiert. Anschließend wird die Schutzkappe151 mit dem entfernte Ende der metallenen Hülle131 befestigt. Der Dichtungsring143 ist auf dem nahen Endbereich des entfernten Endabschnitts133 auf der metallenen Hülle131 befestigt. - Der Gassensor
101 ist somit fertiggestellt. - Wie oben beschrieben, ist entsprechend der Methode zur Herstellung des Gassensors
101 in der vorliegenden Ausführungsform bei dem zweiten Dichtung-Pressschritt die Scheibendichtung (die zweite Dichtung)157 axial gepresst, um dadurch in engen Kontakt mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche (die Stützungsoberfläche)135t1 des gestuften Bereichs135b der metallenen Hülle131 gebracht zu werden. Daher ist ein guter Kontakt zwischen der Scheibendichtung157 und der metallenen Hülle131 hergestellt. - In dem Ersten Dichtungs-Bildungsschritt wird die Drahtdichtung
159 axial gepresst, so dass sie dabei plastisch verformt wird, so dass die Drahtdichtung (die erste Dichtung)159 gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche113t2 des Überstands113 des Gasnachweiselements111 und die zentrale innere Umfangsoberfläche135n des zentralen Abschnitts135 der metallenen Hülle131 gepresst wird. Dadurch kann, selbst wenn kein externer Druck auf die erste Dichtung159 ausgeübt wird, die erste Dichtung das Gasnachweiselements (zu haltendes Element)111 in der metallenen Hülle131 fixieren. Daher kann sich die erste Dichtung im Vergleich mit einem konventionellen Gegenstück weniger leicht lösen, selbst wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors101 sich eine Verbiegung („crimp") gelöst hat oder ein ähnliches Phänomen aufgetreten ist, und eine Positionsverschiebung des Gasnachweiselements111 unterdrückt werden. Auf diese Weise ist es möglich, einen defekten Kontakt zwischen der Scheibendichtung157 und der äußeren Elektrode117 , die auf der ersten konischen äußeren Umfangsoberfläche (die entfernte Endoberfläche)113t1 des Überstands113 des Gasnachweiselements111 und zwischen der Scheibendichtung157 und der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche (die Stützungsoberfläche)135t1 des ersten gestuften Bereichs135b der metallenen Hülle131 gebildet ist, zu verhindern. Auf diese Weise kann die Verlässlichkeit des elektrischen Kontakts zwischen der metallenen Hülle131 und der äußeren Elektrode117 des Gasnachweiselements111 verbessert werden. Zusätzlich kann der Gassensor101 auf leichte Weise und bei niedrigen Kosten hergestellt werden, wenn die erste Dichtung159 wie oben beschrieben gebildet wird. - (ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM)
- Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Beschreibung der strukturellen Merkmale, die der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden weg gelassen oder vereinfacht.
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6 ist eine teilweise vergrößerter Querschnittsansicht, die die wesentlichen Bereiche eines erfindungsgemäßen Gassensors zeigt. Der Gassensor unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Scheibendichtung (die zweite Dichtung) eliminiert ist. Die anderen Merkmale sind ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform und sind mit gemeinsamen Referenznummern bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung von diesen ist weggelassen. - In der vorliegenden Ausführungsform ist keine Scheibendichtung auf der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche
135t1 des zentralen Abschnitts135 der metallenen Hülle131 bereitgestellt. In anderen Worten sind der erste gestufte Bereich135b des zentralen Abschnitts35 der metallenen Hülle131 und der Überstand113 des Gasnachweiselements111 in direktem Kontakt miteinander, wodurch eine direkte elektrische Verbindung zwischen der metallenen Hülle131 und der äußeren Elektrode117 des Gasnachweiselements111 hergestellt ist. - Selbst in der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Dichtung
159 stark gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche (die nahe Endoberfläche (nah-endseitige Oberfläche))113t2 des Überstands113 des Gasnachweiselements111 und gegen die innere Umfangsoberfläche131n (die zentrale innere Umfangsoberfläche135n ) der metallenen Hülle131 gepresst. Daher kann, selbst wenn kein externer Druck auf die erste Dichtung159 ausgeübt wird, die erste Dichtung159 das Gasnachweiselement (zu haltendes Element)111 in der metallenen Hülle131 fixieren. Daher kann, selbst wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors101 sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen auftritt, die erste Dichtung159 sich weniger leicht lösen im Vergleich mit einem konventionellen Gegenstück, wodurch eine Positi onsverschiebung des Gasnachweiselements111 und das Auftreten von defekten Kontakten zwischen der Scheibendichtung157 und der äußeren Elektrode117 , die auf der ersten konischen äußeren Umfangsoberfläche (die entfernte Endoberfläche)113t1 des Überstands113 des Gasnachweiselements111 und zwischen der Scheibendichtung157 und der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche (die Stützungsoberfläche)135t1 des ersten gestuften Bereichs135b der metallenen Hülle131 aufgebracht ist, unterdrückt werden. Auf diese Weise kann die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindung zwischen der metallenen Hülle131 und der äußeren Elektrode117 des Gasnachweiselements111 verbessert werden. - Andere strukturelle Merkmale, die ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform sind, liefern ähnliche Effekte.
- In einer Methode zur Herstellung des Gassensors der vorliegenden Ausführungsform werden Schritte in Bezug auf die Scheibendichtung weggelassen, weil der Gassensor der vorliegenden Ausführungsform keine Scheibendichtung umfasst. Das heißt, dass, nachdem die metallene Hülle
131 und das Gasnachweiselement111 vorbereitet sind, der Element-Einführungsschritt durchgeführt wird ohne Ausführung des Zweiten Dichtungs-Einführungsschritts. Als nächstes wird der Drahtdichtungs-Einführungsschritt ohne Ausführung des zweiten Dichtung-Pressschritts durchgeführt. Anschließend wird wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der erste Dichtungs-Bildungsschritt durchgeführt. Die verbleibenden Schritte werden in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform ausgeführt, wodurch der Gassensor fertiggestellt wird. - Ebenfalls wird in der vorliegenden Ausführungsform der erste Dichtungs-Bildungsschritt so ausgeführt, dass die erste Dichtung
159 in eine keilartige Form übergeführt wird. Daher kann, selbst wenn kein externer Druck auf die erste Dichtung159 ausgeführt wird, die erste Dichtung159 das Gasnachweiselement (zu haltendes Element)111 in der metallenen Hülle131 fixieren. Daher kann sich die erste Dichtung159 im Vergleich mit einem herkömmlichen Gegenstück weniger leicht lösen, selbst wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors101 sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen auftritt, wodurch eine Positionsverschiebung des Gasnachweiselements und das Auftreten eines defekten Kontakts zwischen der äußeren Elektrode117 , die auf der ersten konischen äußeren Umfangsoberfläche (die entfernte Endoberfläche)113t1 des Überstands113 des Gasnachweiselements111 und der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche (die Stützungsoberfläche)135t1 des ersten gestuften Bereichs135b der metallenen Hülle aufgebracht ist, unterdrückt werden. Auf diese Weise kann die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindung zwischen der metallenen Hülle131 und der äußeren Elektrode117 des Gasnachweiselements111 verbessert werden. Zusätzlich kann der Gassensor leicht und bei niedrigen Kosten hergestellt werden, weil die oben beschriebene erste Dichtung159 durch plastische Verformung einer Drahtdichtung159 gebildet ist. - (DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM)
- Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Beschreibungen von strukturellen Merkmalen, die den oben beschriebenen ersten oder zweiten Ausführungsformen ähnlich sind, werden weg gelassen oder vereinfacht.
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7 ist eine Querschnittsansicht eines Gassensors301 der vorliegenden Ausführungsform, und8 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Gassensors301 , der eine Region zeigt, in der eine erste Dichtung359 und eine Scheibendichtung (eine zweite Dichtung)357 bereitgestellt sind.9 zeigt einen teilweise vergrößerten Querschnitt des Gassensors der ersten Ausführungsform, der einen Hauptbereich zeigt, in dem die erste Dichtung359 bereit gestellt ist. Der Gassensor301 ist ein Sauerstoffsensor, der auf ein Auspuffgasrohr einer internen Verbrennungsmaschine befestigt werden kann, um die Sauerstoffkonzentration des Auspuffgases zu messen. Der Gassensor301 umfasst ein röhrenförmiges Gasnachweiselement mit geschlossenem Boden (zu haltendes Element)311 mit einem geschlossenen entfernten Ende (das untere Ende in7 ), wenn entlang der Richtung der Achse C betrachtet, und einer röhrenförmige metallenen Hülle331 , die das Gasnachweiselement311 darin koaxial hält. - Das Gasnachweiselement
311 umfasst einen Überstand313 , der in Bezug zu der Richtung der Achse C an seinem zentralen Bereich ringsum entlang des Umfangs gebildet ist und radial nach außen übersteht. Der Überstand313 hat eine erste konische äußere Umfangsoberfläche (eine entfernte Endoberfläche (entfernt-endseitige Halterungsoberfläche))313t1 , die auf ihrer entfernten Seite angeordnet ist und deren Durchmesser in Richtung zu seiner nahen Endseite anwächst; eine zweite konische äußere Umfangsoberfläche (eine nahe Endoberfläche (nah-endseitige Halterungsoberfläche))313t2 , die auf ihrem nahen Ende angeordnet ist und deren Durchmesser von ihrer nahen Endseite in Richtung zu ihrer entfernten Endseite anwächst; und eine zentrale äußere Umfangsoberfläche313m , die einen festen Durchmesser hat und die erste konische äußere Umfangsoberfläche313t1 und die zweite konische äußere Umfangsoberfläche313t2 verbindet. Genauer gesagt setzt sich, wie in9 gezeigt, die zweite konische äußere Umfangsoberfläche (die nahe Endoberfläche (die nah-endseitige Halterungsoberfläche))313t2 zusammen aus zwei bogenförmigen Oberflächen; das heißt, einer ersten bogenförmigen Oberfläche313t21 , die auf der entfernten Endseite lokalisiert ist und konvex nach außen ist (in rechte Richtung in9 ) und einer zweiten bogenförmigen Oberfläche313t22 , die mit der ersten bogenförmigen Oberfläche313t21 verbunden ist und auf der nahen Endseite lokalisiert und konvex nach innen ist (in linke Richtung in9 ). Das Gasnachweiselement311 ist aus einem Sauerstoff-Ionen leitenden Festkörperelektrolyten gemacht; z.B. ein Festkörperelektrolyt, der partiell stabilisiertes Zirkonium als Hauptkomponente enthält. Die im Wesentlichen gesamte innere Umfangsoberfläche311n des Gassensorelements311 ist verkleidet mit einer inneren Elektrode315 . Eine äußere Elektrode317 bedeckt einen Bereich einer äußeren Umfangsoberfläche311m , die sich über die im Wesentlichen gesamte Oberfläche eines entfernten Endabschnitts des Gasnachweiselements311 , das von der metallenen Hülle331 übersteht, erstreckt. Eine isolierende, poröse Schutzschicht319 ist auf der äußeren Elektrode317 gebildet. Es sei insbesondere bemerkt, dass die inneren Elektroden315 und die äußere Elekt rode317 im Wesentlichen aus Platin gemacht sind. Ein Heizer312 ist in das Gasnachweiselement311 eingeführt. Der Heizer312 ist ein stabförmiger Keramikheizer, in welchem ein Hitze erzeugender Bereich, der ein Widerstandsheizelement umfasst, auf einem Kernmaterial aus hauptsächlich Aluminiumoxyd gebildet ist. - Die metallene Hülle
331 ist aus rostfreiem Stahl (SUS430) gemacht und besteht aus einem entfernten Endabschnitt333 (ein unterer Bereich in7 ), einem zentralen Abschnitt335 und einem nahen Endabschnitt337 (ein oberer Abschnitt in7 ). Eine Durchführung, deren Wand eine innere Umfangsoberfläche331n ist, erstreckt sich durch die metallene Hülle331 , und ihr Durchmesser reduziert sich vom nahen Ende der metallenen Hülle331 zu dem entfernten Ende der metallenen Hülle331 hin. - Der entfernte Endabschnitt
333 hat eine innere Umfangsoberfläche333n mit einem relativ kleinen Durchmesser und einem männlich gestrehlten Bereich333t („male-threaded portion"), die auf der äußeren Umfang des entfernten Endabschnitts333 und einem zentralen Abschnitt335 , der später beschrieben wird, gebildet ist, und angepasst ist, um den Gassensor301 mit dem Auspuffgasrohr zu verbinden. Eine Schutzkappe351 ist mit einem entfernten Endbereich des entfernten Endabschnitts333 befestigt, um einen entfernten Endabschnitt des Gasnachweiselements311 zu schützen. Die Schutzkappe351 ist aus rostfreiem Stahl gemacht; nimmt eine röhrenförmige Form mit einem geschlossenen Boden an; und hat eine Anzahl von Gaseinführungslöchern351k , um Auspuffgas in das Innere das Gassensors301 von dem Auspuffrohr einzuführen. - Der zentrale Abschnitt
335 setzt sich zusammen aus einem ersten gestuften Bereich335b mit einer ersten konischen inneren Umfangsoberfläche (eine Stützungsoberfläche)335t1 , die mit der inneren Umfangsoberfläche333n des entfernten Endabschnitts333 verbunden ist und deren Durchmesser in Richtung der nahen Endseite des Gassensors301 an wächst; einem röhrenförmigen Bereich335c mit einer zentralen inneren Umfangsoberfläche335 , die mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche335t1 verbunden ist und die einen Durchmesser hat, der größer als der der inneren Umfangsoberfläche333n ist; und einem zweiten gestuften Bereich335d mit einer zweiten konischen inneren Umfangsoberfläche335t2 , die mit der zentralen inneren Umfangsoberfläche335n verbunden ist und deren Durchmesser in Richtung der nahen Endseite des Gassensors301 anwächst. Ein Dichtungsring353 aus rostfreiem Stahl ist befestigt, um den zentralen Abschnitt335 zu umgeben. - Der nahe Endabschnitt
337 hat eine innere Umfangsoberfläche337n , die mit der zweiten konischen inneren Umfangsoberfläche335t2 des zentralen Abschnitts335 verbunden ist und die einen Durchmesser, der größer als der der zentralen inneren Umfangsoberfläche335n ist, hat. Ein radial größerer Bereich eines entfernten Endbereichs des nahen Endabschnitts337 ist zu einem hexagonalen Flanschbereich geformt (ein Eingriffsmittelbereich)337r , der zum Befestigen das Gassensors301 mit dem Auspuffgasrohr benutzt wird. - Eine ringförmige Scheibendichtung
357 (zweite Dichtung) aus Metall (SUS430) ist auf der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche335t1 des zentralen Abschnitts335 der metallenen Hülle331 aufgebracht und in engem Kontakt mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche335t1 . Die erste konische äußere Umfangsoberfläche313t1 des Überstands313 des Gasnachweiselements311 , die koaxial in die metallene Hülle331 eingeführt worden ist, grenzt von oben an die Scheibendichtung357 . In anderen Worten sind der erste gestufte Bereich335b des zentralen Abschnitts335 der metallenen Hülle331 und der Überstand313 des Gasnachweiselements311 über die Scheibendichtung357 miteinander verkoppelt. - Die erste Dichtung
359 vom C-Typ ist aus NW2201 (JIS H4551-2002), die Ni als Hauptkomponente enthält, und ist auf der nahen Endseite des Überstands313 des eingeführten Gasnachweiselements311 in einer Position aufgebracht, in der sie eine Ausnehmung zwischen dem Überstand313 des Gasnachweiselements311 und deren inneren Umfangsoberfläche331n (die zentrale innere Umfangsoberfläche335n des zentralen Abschnitts335 ) der metallenen Hülle331 blockiert. Insbesondere ist die erste Dichtung359 in einem spitzwinkligen Ausnehmung320 aufgebracht, die durch die zweite konische äußere Umfangsoberfläche313t2 des Überstands313 und der zentralen inneren Umfangsoberfläche335 der metallenen Hülle331 gebildet ist, so dass die erste Dichtung359 einen keilartigen Querschnitt hat und in einem gepressten Kontakt mit der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche313t2 des Überstands313 und der zentralen inneren Umfangsoberfläche335 der metallenen Hülle331 jeweils ist. Insbesondere nimmt, da ein entfernt-endseitiger Bereich der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche313t2 des Überstands313 durch die bogenförmige Oberfläche313t21 gebildet ist, ein entfernt-endseitiger Bereich der Ausnehmung320 (siehe9 ) eine Form an, so dass der Winkel zwischen der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche313t2 und der zentralen inneren Umfangsoberfläche335n in Richtung zum entfernten Ende hin abnimmt. Die erste Dichtung359 erstreckt sich zu dem Bereich, in dem der oben erwähnte Winkel abnimmt. Insbesondere sei erwähnt, dass die erste Dichtung359 durch axiales Pressen einer Drahtdichtung in Richtung zur entfernten Endseite gebildet wird, wodurch sie plastisch verformt wird, so dass die erste Dichtung359 einen keilartigen Querschnitt hat. - In einer Region, die sich in Bezug zu dem Überstand
313 (die erste Dichtung359 ) des Gasnachweiselements311 in Richtung zum nahen Ende des Gassensors301 befindet, wird ein Puder, der im Wesentlichen aus Talk gemacht ist, in eine ringförmige Ausnehmung geladen, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche311m eines nahen Endabschnitts des Gasnachweiselements311 und der inneren Umfangsoberfläche331n (die zweite konische innere Umfangsoberfläche335t2 des zentralen Abschnitts335 und der inneren Umfangsoberfläche337n des nahen Endabschnitts337 ) der metallenen Hülle331 gebildet ist, wodurch eine geladene Dichtungsschicht361 geformt ist. - In einer Region, die sich in Bezug auf die geladene Dichtungsschicht
361 in Richtung des nahen Endes des Gassensors301 befindet, wird ein röhrenförmiger Isolator371 aus Aluminiumoxyd in eine ringförmige Ausnehmung, die sich zwischen der äußeren Umfangsoberfläche311m des Gasnachweiselements311 und der inneren Umfangsoberfläche331n (die innere Umfangsoberfläche337n des nahen Endabschnitts337 ) der metallenen Hülle331 befindet, eingeführt. Eine zweite Dichtung365 aus rostfreiem Stahl (SUS430) ist auf dem nahen Ende des Isolators371 aufgebracht. Das Spitzen-Ende des nahen Endabschnitts337 der metallenen Hülle331 ist radial nach innen in einer solchen Weise gebogen, dass die zweite Dichtung365 abgedeckt ist, wodurch die zweite Dichtung365 mittels Quetschen komprimiert wird. Die komprimierende Quetschaktion komprimiert die geladene Dichtungsschicht361 in axialer Richtung, wodurch das Gasnachweiselement311 in der metallenen Hülle331 coaxial gehalten wird. Eine elastische Kraft (Druck) der geladenen Dichtungsschicht361 , die durch die komprimierende Quetschaktion erzeugt wird, verbessert die Leistungsfähigkeit der Abdichtung der Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche311 des Gasnachweiselements311 und der inneren Umfangsoberfläche331n der metallenen Hülle331 . - Eine röhrenförmige Metallhülse
375 ist mit dem nahen Endabschnitt337 der metallenen Hülle331 von der Außenseite mittels Laserschweißens befestigt. Eine Kabeldurchführung377 aus Gummi ist in eine nah-endseitige Öffnung der metallenen Hülse375 eingepasst und gequetscht. Eine Filterelement379 , das Luft in das Innere der metallenen Hülle375 einführt und das Eindringen von Wasser verhindert, ist in einem zentralen Bereich der Kabeldurchführung377 angebracht. Ein Separator381 aus isolierender Aluminiumoxydkeramik ist auf der entfernten Endseite der Kabeldurchführung377 bereit gestellt. Sensorausgangsleitungen383 und384 und Heizleitungen385 und386 sind in einer solchen Weise angebracht, dass sie durch den Separator381 und die Kabeldurchführung377 hindurch führen. - Weiterhin werden Verbindungsbereiche
387f und388f der Sensoranschlussmetallstücke387 und388 , die elektrisch mit dem Sensorausgangsdrähten383 und384 verbunden sind, und Heizeranschlussglieder391 und392 , die elektrisch mit den Heizleitungen385 und386 verbunden sind, im Separator381 gehalten, während sie voneinander isoliert sind. Darüber hinaus ist ein naher Endbereich des Heizers312 in den Separator381 eingeführt und in einem Zustand gehalten, in dem der nahe Endbereich des Heizers312 elektrisch mit den Heizeranschlussgliedern391 und392 verbunden ist. Ein entfernter Endbereich387e des Sensoranschlussmetallstückes387 ist in das untere Loch des Gasnachweiselements311 eingeführt und elektrisch mit der inneren Elektrode350 des Gasnachweiselements311 verbunden. Ein entfernter Endbereich388e des Sensoranschlussmetallstückes388 ist elektrisch mit der äußeren Elektrode317 , die aus dem äußeren Umfang von dem Gasnachweiselement311 gebildet ist, verbunden. - Weiterhin ist ein drückendes Metallstück
393 um den entfernten Endbereich des Separators381 so angebracht, dass er die Metallhülse375 drückt und den Separator381 innerhalb der Metallhülse375 hält. - Wie oben beschrieben, ist in den Gassensor der vorliegenden Ausführungsform die erste Dichtung
359 stark gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche (die nahe Endoberfläche (nah-endseitige Halterungsoberfläche)313t2 des Überstands313 des Gasnachweiselements311 und gleichzeitig stark gegen die innere Umfangsoberfläche331n (die zentrale innere Umfangsoberfläche335n ) der metallenen Hülle331 gepresst. Dadurch kann, selbst wenn kein externer Druck auf die erste Dichtung359 ausgeübt wird, die erste Dichtung359 das Gasnachweiselement (zu haltendes Element)311 in der metallenen Hülle331 halten. Daher kann sich die erste Dichtung359 im Vergleich zu einem herkömmlichen Gegenstück weniger leicht lösen, selbst wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors301 sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen passiert, so dass eine Positionsverschiebung des Gasnachweiselements311 verhindert wird. - Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform die erste Dichtung
359 durch axiales Pressen und plastische Verformung einer Drahtdichtung, die in die Ausnehmung320 eingeführt worden ist, gebildet, so dass die erste Dichtung359 einen keilartigen Querschnitt hat. Da die erste Dichtung359 einen keilartigen Querschnitt in Folge des starken Pressens und der plastischen Deformierung hat, ist die erste Dichtung359 stark gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche313t2 und die zentrale innere Umfangsoberfläche335n gepresst. Entsprechend können das Gasnachweiselement311 und die metallene Hülle331 fest miteinander verbunden werden. - Darüber hinaus nimmt der entfernt-endseitige Bereich der Ausnehmung
320 eine Form (die erste bogenförmige Oberfläche313t21 in9 ) an, so dass der Winkel, der durch die zweite konische äußere Umfangsoberfläche313t2 und die innere Umfangsoberfläche331n gebildet wird, in Richtung zum entfernten Ende hin abnimmt, und die erste Dichtung359 ist so aufgebracht, dass sie sich bis zu diesem Bereich erstreckt. Daher wächst der Keileffekt in Richtung zum entfernten Ende der ersten Dichtung359 an, so dass das Gasnachweiselement311 und die metallenen Hülle331 fest und sicherer miteinander verbunden werden können. - Weiterhin wird in der vorliegenden Ausführungsform die geladene Dichtungsschicht
361 , die aus einem Puder gebildet wird, in einer ringförmigen Ausführung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche311m eines nahen Endabschnitts des Gasnachweiselements311 und der inneren Umfangsoberfläche331n (die zweite konische innere Umfangsoberfläche335t2 des zentralen Abschnitts335 und der inneren Umfangsoberfläche337n des nahen Endabschnitts337 ) der metallenen Hülle331 bereit gestellt, wodurch die Leistungsfähigkeit der Abdichtung der Ausnehmung zwischen dem Gasnachweiselement311 und der metallenen Hülle331 verbessert wird. - Auch wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors
301 sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen passiert, unterdrückt das oben beschriebene strukturelle Merkmal der ers ten Dichtung das Auftreten des folgenden Problems: Teilchen von einem Puder passieren durch eine Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche (die zentrale äußere Umfangsoberfläche313m ) des Überstands313 des Gasnachweiselements311 und der inneren Umfangsoberfläche (die zentrale innere Umfangsoberfläche335n ) der metallenen Hülle331 und erreichen eine Region, in der die Scheibendichtung337 bereit gestellt ist. - Als nächstes wird eine Methode zur Herstellung des oben beschriebenen Gassensors
301 beschrieben. - Als erstes wird die metallene Hülle
331 , die durch eine bekannte Methode in einer solchen Weise hergestellt wird, dass sie eine vorbestimmte Form annimmt, vorbereitet. Auch das Gasnachweiselement311 , das in einer Weise hergestellt worden ist, dass ein fester Elektrolyt mit der inneren Elektrode315 und der äußeren Elektrode317 bekleidet und dann durch eine bekannte Methode gebrannt wird, wird vorbereitet. - Die Scheibendichtung
357 wird in die metallene Hülle331 eingeführt und auf der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche335t1 des gestuften Bereichs335b des zentralen Abschnitts335 (der Zweite Dichtungs-Einführungsschritt) angeordnet. - Als nächstes wird das Gasnachweiselement
311 koaxial in die metallene Hülle331 eingeführt, und die erste konische äußere Umfangsoberfläche313t1 des Überstands313 des Gasnachweiselements311 wird dazu gebracht, an die Scheibendichtung357 anzugrenzen (der Element-Einführungsschritt). - Anschließend wird eine Kraft von ungefähr 3 kN axial auf die Scheibendichtung
357 und das Gasnachweiselement311 ausgeübt, wodurch die Scheibendichtung357 in engen Kontakt mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche335t1 des gestuften Bereichs335d des zentralen Abschnitts335 (der Zweite Dichtung-Pressschritt) gebracht wird. - Als nächstes wird die Drahtdichtung
359 , die die erste Dichtung359 wird, in die metallene Hülle331 , in die das Gasnachweiselement311 eingeführt worden ist, eingeführt und an der nahen Endseite des Überstands313 des Gasnachweiselements311 und in eine Ausnehmung (Ausnehmung320 ) zwischen der äußeren Umfangsoberfläche311m des Gasnachweiselements311 und der inneren Umfangsoberfläche331n der metallenen Hülle331 (die Drahtdichtung-Einführungsschritt) angeordnet. - Als nächstes wird die Drahtdichtung
359 axial in Richtung des entfernten Endes des Gassensors301 gepresst, so dass diese in axialer Richtung plastisch verformt wird, wodurch die erste Dichtung359 (die erste Dichtung-Bildungsschritt) gebildet wird. Insbesondere wird die Drahtdichtung359 unter Verwendung einer Pressvorrichtung, wie sie in4 gezeigt ist, axial in die Richtung des entfernten Endes des Gassensors301 mit einer Kraft von ungefähr 5 kN gepresst. Auf diese Weise wird die Drahtdichtung359 plastisch verformt, so dass ihre Querschnittform von einer kreisförmigen Form in eine keilartige Form geändert und sie stark gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche313t2 des Überstands313 des Gasnachweiselements311 und der zentralen inneren Umfangsoberfläche335n des zentralen Abschnitts335 der metallenen Hülle331 gepresst wird. - Als nächstes wird ein Puder, der Talk als Hauptkomponente enthält, in eine Ausnehmung geladen, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche
311m eines nahen Endabschnitts des Gasnachweiselements311 und der inneren Umfangsoberfläche331 der metallenen Hülle331 bereit gestellt ist, um die geladene Dichtungsschicht361 zu bilden. - Anschließend wird der Isolator
371 in die oben genannte Ausnehmung eingeführt und axial gepresst. Danach wird die Drahtdichtung365 eingeführt und das Spitzen-Ende des nahen Endabschnitts337 der metallenen Hülle331 radial nach innen gebogen, wodurch eine kompressive Verbiegung in axialer Richtung durchgeführt wird. Weiterhin wird die Schutzkappe351 an das entfernte Ende der metallenen Hülle331 befes tigt, und der Dichtungsring353 wird an der metallene Hülle331 befestigt. - Während dessen werden die Sensorausgangsleitungen
383 und384 mit den Sensoranschlussmetallstücken387 und388 und die Heizdrähte385 und386 mit den Heizeranschlussmetallstücken391 und392 verbunden. Diese sind in den Separator381 eingeführt, und der nahe Endbereich des Heizers312 ist ebenso in den Separator381 eingeführt. Weiterhin ist ein drückendes Metallstück387 an der äußeren Umfangsoberfläche des Separators381 befestigt. Danach werden der Separator381 und die Kabeldurchführung377 in die Metallhülse375 mit Spiel eingeführt. - Als nächstes wird die Metallhülse
375 , die den Separator381 und anderes enthält, in Verbindung mit einem vorbestimmten Bereich der metallenen Hülle331 gebracht, in den das Gasnachweiselement311 montiert worden ist. Danach wird eine entfernt-endseitiger Bereich der Metallhülse375 gequetscht, so dass die Metallhülse375 und die metallene Hülle331 provisorisch gekoppelt werden. - Als nächstes wird ein naher endseitiger Bereich der Metallhülse
375 verformt, so dass ihr Durchmesser abnimmt, wobei der Separator381 und anderes innerhalb der Metallhülse375 befestigt werden. Weiterhin wird ein weiterer naher endseitiger Bereich der Metallhülse375 gequetscht, um die Kabeldurchführung377 zu fixieren. Danach werden die Metallhülse375 und die metallene Hülle331 , die provisorisch gekoppelt sind, durch Laserschweißen fest verbunden. Auf diese Weise ist der Gassensor301 komplettiert. - Wie oben beschrieben, wird entsprechend der Methode zur Herstellung des Gassensors
301 in der vorliegenden Ausführung bei dem zweiten Dichtung-Pressschritt die Scheibendichtung (die zweite Dichtung)357 axial gepresst, wodurch sie in engen Kontakt mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche (die Stützungsoberfläche)335t1 des gestuften Bereichs335b der metallenen Hülle331 gebracht wird. Dadurch wird ein guter Kontakt zwischen der Scheibendichtung357 und der metallenen Hülle331 hergestellt. - In dem ersten Dichtung-Bildungsschritt wird die Drahtdichtung
359 axial gepresst, um plastisch verformt zu werden, so dass die Drahtdichtung (die erste Dichtung)359 stark gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche313t2 des Überstands313 des Gasnachweiselements311 und die zentrale innere Umfangsoberfläche335n des zentralen Abschnitts335 der metallenen Hülle331 gepresst wird. Auf diese Weise kann, selbst wenn kein externer Druck auf die erste Dichtung359 ausgeübt wird, die erste Dichtung359 das Gasnachweiselement (zu haltendes Element)311 in der metallenen Hülle331 befestigt werden. Daher löst sich die erste Dichtung359 im Vergleich mit einem konventionellen Gegenstück weniger leicht, selbst wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors301 sich eine Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen auftritt, und die Positionsverschiebung des Gasnachweiselement311 ist unterdrückt. Zusätzlich kann der Gassensor301 bei niedrigen Kosten hergestellt werden, weil die oben beschriebene erste Dichtung359 durch plastische Verformung einer Drahtdichtung359 gebildet ist. - (VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM)
- Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren im Detail beschrieben. Die Beschreibung von strukturellen Merkmalen, die den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen ähnlich sind, werden weg gelassen oder vereinfacht.
-
10 zeigt eine Querschnittsansicht eines Gassensors401 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und11 ist ein partiell vergrößerter Querschnitt des Gassensors401 in einer Region, in der eine erste Dichtung459 und eine Scheibendichtung (eine zweite Dichtung)457 beigestellt sind.12 ist ein partiell vergrößerter Querschnitt des Gassensors der ersten Ausführungsform, der einen Hauptbereich zeigt, in dem die erste Dichtung459 beigestellt ist. Der Gassensor401 ist ein Sauerstoffsensor, der an eine Auspuffgasleitung einer internen Verbrennungsmaschine befestigt werden kann, um die Sauerstoffkonzentration des Auspuffgases zu messen. Der Gassensor401 umfasst ein stabförmiges Gasnachweiselement411 , das sich in Richtung der Achse C erstreckt, einen röhrenförmigen Elementhalter (zu haltendes Element)421 , das eine Öffnung hat, durch die das Gasnachweiselement411 hindurch reicht, und eine röhrenförmige metallene Hülle431 , die den Elementhalter421 darin hält. - Das Gasnachweiselement
411 ist hauptsächlich aus Keramik geformt und hat gasempfindliche Charakteristika, welche die Messung von Sauerstoffkonzentration innerhalb eines zu messenden Gases ermöglichen. Das Gasnachweiselement411 umfasst ein zu einer gestreckten Scheibe geformtes Sauerstoffkonzentrationszellelement und einen zu einer gestreckten Scheibe geformten Heizer, die zusammen geschichtet sind. - Das Sauerstoffkonzentrationszellelement hat eine Messelektrode, die auf einer Oberfläche einer Festkörperelektrolytenschicht (die dem Messgas ausgesetzte Oberfläche) gebildet und eine Referenzelektrode, die auf der gegenüberliegenden Oberfläche gebildet ist. Der Heizer umfasst einen darin enthaltenen Hitze erzeugenden Widerstand, um das Sauerstoffkonzentrationszellelement zu aktivieren. Das Gasnachweiselement
411 hat senkrecht zur axialen Richtung einen rechtwinkligen Querschnitt. Eine Vielzahl (zwei) von Elektrodenanschlüssen413 ist auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen eines rückseitigen Endbereichs412 des Sensorelements411 gebildet und elektrisch jeweils mit der Messelektrode und der Referenzelektrode über Leitungen verbunden, um in dem Sauerstoffkonzentrationszellelement gebildete elektromotorische Kraft auszugeben. Eine Mehrzahl von (zwei) Elektrodenanschlüssen414 ist auf der anderen Oberfläche gebildet, um elektrische Leistung zu dem Hitze erzeugenden Widerstand des Heizers zu liefern. Diese Elektrodenanschlüsse413 und414 sind hauptsächlich aus Platin gebildet. - Der Elementhalter
421 hat eine erste konische äußere Umfangsoberfläche (eine entfernte Endoberfläche (entfernt-endseitige Halterungs oberfläche))421t1 , die sich auf seinem entfernten Ende des äußeren Umfangs befindet und deren Durchmesser von der entfernten Endseite in Richtung zur nahen Endseite ansteigt; eine zweite konische äußere Umfangsoberfläche (eine nahe Endoberfläche (nah-endseitige Halterungsoberfläche))421t2 , die sich auf seinem nahe liegenden Ende der äußeren Umfangsoberfläche befindet und deren Durchmesser von seiner nahen Endseite in Richtung der entfernten Endseite hin ansteigt; und eine äußere Umfangsoberfläche421m , die diese Oberflächen verbindet und die einen konstanten Durchmesser hat. Der Elementhalter421 ist aus isolierender Keramik gebildet. Genauer gesagt ist, wie in12 gezeigt, die zweite konische äußere Umfangsoberfläche (die nahe Endoberfläche (nah-endseitige Halterungsoberfläche))421t2 zusammengesetzt aus zwei bogenförmigen Oberflächen und einer einzigen flachen Oberfläche; d.h., eine erste bogenförmige Oberfläche421t21 , die sich auf dem enternten Ende befindet und nach außen konvex ist (in die rechte Richtung in12 ) und eine zweite bogenförmige Oberfläche421t23 , die sich auf der nahen Endseite befindet und nach innen konvex ist (in die linke Richtung in12 ) und eine flache Oberfläche421t22 , die diese Oberflächen verbindet. - Die metallene Hülle
431 ist aus rostfreiem Stahl (SUS430) gemacht und setzt sich zusammen aus einem entfernten Endabschnitt433 (ein unterer Abschnitt in10 ), einem zentralen Abschnitt435 und einem nahen Endabschnitt437 (ein oberer Abschnitt in10 ). Eine Durchführung, deren Wand eine innere Umfangsoberfläche431n ist, erstreckt sich durch die metallene Hülle431 , und ihr Durchmesser reduziert sich von dem nahen Ende der metallenen Hülle431 zum entfernten Ende der metallenen Hülle431 . - Der entfernte Endabschnitt
433 hat eine innere Umfangsoberfläche433n , die einen relativ kleinen Durchmesser hat. Eine doppelwandige Schutzkappe951 ist an einem entfernten Endbereich des entfernten Endabschnitts933 befestigt, um einen entfernten Endabschnitt des Gasnachweiselements411 zu schützen. Die Schutzkappe451 ist aus rostfreiem Stahl; nimmt eine röhrenförmige Form mit geschlossenen Boden an; und hat eine Anzahl von Gaseinführungslöchern451k zur Einlassen von Auspuffgas von dem Auspuffrohr in das Innere des Gassensors401 . - Der zentrale Abschnitt
435 setzt sich zusammen aus einem ersten gestuften Bereich435b mit einer ersten konischen inneren Umfangsoberfläche (eine Stützungsoberfläche)435t1 , die mit der inneren Umfangsoberfläche433n des entfernten Endabschnitts433 verbunden ist und deren Durchmesser in Richtung der nahen Endseite des Gassensors401 anwächst; und einem rohrförmigen Bereich435c mit einer inneren Umfangsoberfläche435n , die mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche435t1 verbunden ist und die einen Durchmesser hat, der größer ist als der der inneren Umfangsoberfläche433n . Eine männlich gestrehlter Bereich435g („male-threaded portion") ist auf dem äußeren Umfang des zentralen Abschnitts435 gebildet und so angepasst, dass der Gassensor401 an das Auspuffgasrohr befestigt werden kann. - Der nahe Endabschnitt
437 hat eine innere Umfangsoberfläche437n , die mit der inneren Umfangsoberfläche435 des zentralen Abschnitts435 verbunden ist. Ein Dichtungsring453 aus rostfreiem Stahl ist an dem äußeren Umfang des entfernt-endseitigen Bereichs des nahen Endabschnitts437 befestigt. Ein verbleibender Bereich des nahen Endabschnitts437 befindet sich auf der nahen Endseite des Dichtungsrings453 und ist zu einem hexagonalen Flanschbereich (ein Verbindungsmittelbereich)437r geformt, der zum Befestigen des Gassensors401 an das Auspuffgasrohr verwendet wird. - Eine ringförmige Scheibendichtung
457 (zweite Dichtung) aus Metall (SUS430) ist auf der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche435t1 des zentralen Abschnitts435 der metallenen Hülle431 angebracht und in engem Kontakt mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche435t1 . Die erste konische äußere Umfangsoberfläche421t1 des Elementhalters421 , der koaxial in die metallene Hülle431 eingeführt worden ist, grenzt von oben an die Scheibendichtung457 . Mit anderen Worten sind der erste gestufte Bereich435b des zentralen Abschnitts435 der metallenen Hülle431 und der Elementhalter421 verlässlich über die Scheibendichtung457 in einer Oberflächen zu Oberflächen-Kontaktbeziehung miteinander verbunden. - Die erste Dichtung
459 vom C-Typ aus NW2201 (JIS H4551-2002), die Ni als Hauptkomponente enthält, ist auf der nahen Endseite des eingeführten Elementhalters421 in einer solchen Position angebracht, dass eine Ausnehmung zwischen dem Elementhalter421 und der inneren Umfangsoberfläche431n (die zentrale innere Umfangsoberfläche435n des zentralen Abschnitts435 ) der metallenen Hülle431 geblockt wird. Insbesondere wird die erste Dichtung459 in einer spitzwinkligen Ausnehmung420 (siehe12 ) durch die zweite konische äußere Umfangsoberfläche421t1 des Elementhalters421 und der zentralen inneren Umfangsoberfläche435 der metallenen Hülle431 beigestellt, so dass die erste Dichtung459 einen keilartigen Querschnitt hat und stark gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche421t2 des Elementhalters421 und der zentralen inneren Umfangsoberfläche435 der metallenen Hülle431 jeweils gepresst ist. Insbesondere nimmt, da ein entfernt-endseitiger Bereich der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche421t2 durch die bogenförmige erste Kurvenoberfläche421t21 gebildet ist, ein entfernt-endseitiger Bereich der Ausnehmung420 eine Form an, dass der Winkel zwischen der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche421t2 und der zentralen innere Umfangsoberfläche435n in Richtung zum entfernten Ende abnimmt. Die erste Dichtung459 erstreckt sich zu dem Bereich, in dem der oben genannte Winkel abnimmt. Insbesondere sei erwähnt, dass die erste Dichtung durch axiales Drücken einer Drahtdichtung in Richtung der entfernten Endseite gebildet wird, um ihn dadurch plastisch zu verformen, so dass die erste Dichtung459 einen keilartigen Querschnitt hat. - In einer Region, die in Bezug auf den Elementhalter
421 (die erste Dichtung459 ) des Gasnachweiselements411 sich in dem nahen Ende des Gassensors401 befindet, wird ein Puder, der im Wesentlichen aus Talk gemacht ist, in eine ringförmige Ausnehmung geladen, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche411m des Gasnachweiselements411 und der inneren Umfangsoberfläche431 der metallenen Hülle431 bereit gestellt ist, so dass eine geladene Dichtungsschicht461 gebildet ist. - In einer Region, die sich bezüglich der geladenen Dichtungsschicht
461 in Richtung des nahen Endes des Gassensors401 befindet, wird. ein röhrenförmiger Isolator471 aus Aluminiumoxyd in eine ringförmige Ausnehmung eingeführt, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche411m des Gasnachweiselements411 und der inneren Umfangsoberfläche431n (die innere Umfangsoberfläche437n des nahen Endabschnitts437 ) der metallenen Hülle431 bereitgestellt ist. Eine zweite Dichtung465 aus rostfreiem Stahl (SUS430) ist auf dem nahen Ende des röhrenförmigen Isolators471 angeordnet. Das Spitzen-Ende des nahen Endabschnitts437 der metallenen Hülle431 ist radial nach innen gebogen, so dass sie die zweite Dichtung465 abdeckt, wodurch die zweite Dichtung465 durch Quetschen komprimiert wird. Die komprimierte Quetschaktion komprimiert die geladene Dichtungsschicht461 axial, wodurch der Elementhalter421 in der metallenen Hülle431 koaxial gehalten wird. Eine elastische Kraft (Druck) der geladenen Dichtungsschicht461 , die durch die komprimierende Quetschaktion verursacht wird, verbessert die Leistungsfähigkeit der Dichtung der Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche421m des Elementhalters421 und der inneren Umfangsoberfläche431n der metallenen Hülle431 . - Eine röhrenförmige Metallhülse
475 ist an dem nahen Endabschnitt437 der metallenen Hülle431 von der Außenseite durch Laserschweißen fixiert. Eine Kabeldurchführung477 aus Gummi ist in eine nah-endseitige Öffnung der Metallhülse475 eingepasst und gequetscht. Sensorausgangsdrähte483 und484 und Heizdrähte485 und486 sind durch die Kabeldurchführung477 hindurch geführt. - Ein Separator
481 aus isolierender Aluminiumoxydkeramik ist an der entfernten Endseite der Kabeldurchführung477 bereit gestellt. Sensoranschlussmetallstücke437 und488 , die elektrisch mit den Sensorausgangsdrähten483 und484 verbunden sind, und Heizanschlussmetallstücke491 und492 , die elektrisch mit den Heizdrähten485 und486 verbunden sind, werden in dem Separator481 gehalten, während sie von einander isoliert sind. Darüber hinaus ist ein naher Endbereich412 des Gasnachweiselements411 in den Separator481 eingeführt und in einem Zustand gehalten, in welchem die Elektrodenanschlüsse413 und414 , die auf dem nahen Endbereich412 gebildet sind, mit den Sensoranschlussmetallstücken487 und480 und den Heizanschlussmetallstücken491 und492 elektrisch verbunden sind. - Wie oben beschrieben, ist bei dem Gassensor
401 der vorliegenden Ausführungsform die erste Dichtung459 stark gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche (die nahe Endoberfläche (nah-endseitige Halterungsoberfläche))421t2 des Elementhalters421 und die innere Umfangsoberfläche431n (die zentrale innere Umfangsoberfläche435n ) der metallenen Hülle431 gepresst. Auf diese Weise kann die erste Dichtung459 , selbst wenn kein externer Druck auf die erste Dichtung459 ausgeübt wird, den Elementhalter (zu haltendes Element)421 in der metallenen Hülle431 halten. Daher kann sich die erste Dichtung459 im Vergleich zu einem konventionellen Gegenstück weniger leicht lösen, selbst wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors401 sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein vergleichbares Phänomen auftritt, so dass eine Positionsverschiebung des Elementhalters421 unterdrückt ist. - Insbesondere wird in der vorliegenden Ausführungsform die erste Dichtung durch axiales Pressen und plastische Verformung einer Drahtdichtung gebildet, die in die Ausnehmung
420 eingeführt worden ist, so dass die erste Dichtung459 einen keilartigen Querschnitt hat. Da die erste Dichtung459 in Folge des starken Pressens und plastischen Verformens einen keilartigen Querschnitt hat, ist die erste Dichtung459 stark gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche421t2 und die zentrale innere Umfangsoberfläche435n gepresst. Entsprechend können der Elementhalter421 und die metallene Hülle331 fest miteinander verbunden werden. - Darüber hinaus nimmt der entfernt-endseitige Bereich der Ausnehmung
420 eine Form (die erste bogenförmige Oberfläche421t21 in12 ) an, dass der Winkel zwischen der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche421t2 und der zentralen inneren Umfangsoberfläche435n in Richtung zum entfernten Ende hin abnimmt, und die erste Dichtung459 ist so angebracht, dass sie sich zu diesem Bereich erstreckt. Auf diese Weise wird der Keileffekt in Richtung zum entfernten Ende der ersten Dichtung459 erhöht, so dass der Elementhalter421 und die metallene Hülle431 fest miteinander verbunden werden können. - Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform die geladene Dichtungsschicht
461 , die aus einem Puder gebildet ist, auf der nahen Endseite der ersten Dichtung459 und in der ringförmigen Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche411m des Gasnachweiselements411 und der inneren Umfangsoberfläche431n der metallenen Hülle431 bereit gestellt, wodurch die Leistungsfähigkeit der Dichtung der Ausnehmung zwischen dem Gasnachweiselement411 und der metallenen Hülle431 verbessert wird. - Auch wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors
401 sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen passiert, unterdrückt das oben beschriebene strukturelle Merkmal der ersten Dichtung459 den Vorfall des folgenden Problems: Teilchen eines Puders passieren durch die Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche (die äußere Umfangsoberfläche421m ) des Elementhalters421 und der inneren Umfangsoberfläche (die zentrale innere Umfangsoberfläche435n ) der metallenen Hülle431 und erreichen eine Region, in der die Scheibendichtung457 bereit gestellt ist. - Als nächstes wird eine Methode zur Herstellung des oben beschriebenen Gassensors
401 beschrieben. - Als erstes wird die metallene Hülle
431 vorbereitet, die durch eine bekannte Methode in einer solchen Weise hergestellt worden ist, dass sie eine vorbestimmte Form annimmt. Auch das Gasnachweiselement411 wird vorbereitet, das in einer bekannten Methode hergestellt worden ist. - Die Scheibendichtung
457 wird in die metallene Hülle431 eingeführt und auf der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche435t1 des gestuften Bereichs435b des zentralen Abschnitts435 (die zweite Dichtungseinführungsschritt) angebracht. - Als nächstes wird der Elementhalter
421 , in den das Gasnachweiselement eingeführt worden ist, koaxial in die metallene Hülle431 eingeführt und die erste konische äußere Umfangsoberfläche421t1 des Elementhalters421 wird dazu gebracht, an die Scheibendichtung457 anzugrenzen (der Elementhalter-Einführungsschritt). - Anschließend wird eine Kraft von ungefähr 3 kN axial auf die Scheibendichtung
457 und den Elementhalter421 ausgeübt, so dass die Scheibendichtung457 in engen Kontakt mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche435t1 des gestuften Bereichs435b des zentralen Abschnitts435 gebracht wird (der zweite Dichtung-Pressschritt). - Als nächstes wird die Drahtdichtung
459 , die erste Dichtung459 wird, in die metallene Hülle431 eingeführt und in die Ausnehmung (Ausnehmung420 ) zwischen der zweiten konischen äußeren Umfangsoberfläche421t2 des Elementhalters421 und der inneren Umfangsoberfläche431n der metallenen Hülle431 gebracht (der Drahtdichtung-Einführungsschritt). - Als nächstes wird die Drahtdichtung
459 axial gegen das entfernte Ende des Gassensors401 gepresst, so dass sie in axialer Richtung plastisch verformt wird, wodurch die erste Dichtung459 in der gleichen Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen gebildet wird (der erste Dichtung-Bildungsschritt). Auf diese Weise ist die Drahtdichtung459 plastisch verformt, so dass sich ihre Querschnittsform von einer kreisförmigen Form in eine Keilform ändert und stark gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche421t2 des Element halters421 und die zentrale innere Umfangsoberfläche435n des zentralen Abschnitts435 der metallenen Hülle431 gepresst ist. - Als nächstes wird ein Puder, der Talk als Hauptkomponente enthält, in eine Ausnehmung geladen, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche
411m des Gasnachweiselements411 und der inneren Umfangsoberfläche431n der metallenen Hülle431 bereit gestellt ist, um die geladene Dichtungsschicht461 zu bilden. Anschließend wird der Isolator471 in die obige Ausnehmung eingeführt und axial gepresst. Danach wird die Drahtdichtung465 eingeführt und das Spitzen-Ende des nahen Endabschnitts437 der metallenen Hülle431 radial nach innen gebogen, wodurch eine komprimierende Verbiegung in axialer Richtung durchgeführt wird. Weiterhin wird die Schutzkappe451 auf das entfernte Ende der metallenen Hülle431 befestigt, und die Dichtungsscheibe453 wird an der metallenen Hülle431 befestigt. - Während dessen werden die Sensorausgangsleitungen
483 und484 mit den Sensoranschlussmetallstücken487 und488 und die Heizerleitungen485 und486 mit den Heizeranschlussmetallstücken491 und492 verbunden. Diese sind an dem Separator481 befestigt, und der nahe Endbereich412 des Gasnachweiselement411 ist ebenfalls in den Separator481 eingeführt. Danach werden der Separator481 und die Kabeldurchführung477 in die Metallhülse475 eingeführt und darin befestigt. Anschließend werden die Metallhülse475 und die metallene Hülle431 mittels Laserschweißens miteinander verbunden. Auf diese Weise ist der Gassensor401 fertig gestellt. - Wie oben beschrieben, ist entsprechend der Methode zur Herstellung des Gassensors der vorliegenden Ausführungsform bei dem zweite Dichtung-Pressschritt die Scheibendichtung (die zweite Dichtung)
457 axial gepresst, um in engen Kontakt mit der ersten konischen inneren Umfangsoberfläche (die Stützungsoberfläche)435t1 des gestuften Bereichs435b der metallenen Hülle431 gebracht zu werden. Dadurch wird ein guter Kontakt zwischen der Scheibendichtung457 und der metallenen Hülle431 etabliert. - Bei dem erste Dichtung-Bildungsschritt ist die Drahtdichtung
459 axial gepresst, um dadurch plastisch so verformt zu werden, dass die Drahtdichtung (die erste Dichtung)459 stark gegen die zweite konische äußere Umfangsdichtung421t2 des Elementhalters421 und die zentrale innere Umfangsoberfläche435n des zentralen Abschnitts435 der metallenen Hülle431 gepresst wird. Auf diese Weise kann die erste Dichtung459 , selbst wenn kein externer Druck auf die erste Dichtung459 ausgeübt wird, den Elementhalter (zu haltendes Element)421 in der metallenen Hülle431 fest halten. Daher kann sich die erste Dichtung459 im Vergleich zu einem konventionellen Gegenstück weniger leicht lösen, selbst wenn in Folge einer Langzeitverwendung des Gassensors401 sich die Verbiegung („crimp") löst oder ein ähnliches Phänomen passiert, so dass eine Positionsverschiebung des Elementhalters421 unterdrückt wird. Zusätzlich kann der Gassensor401 leicht und bei niedrigen Kosten hergestellt werden, weil die oben beschriebene erste Dichtung459 durch plastische Verformung einer Drahtdichtung459 geformt wird. - Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen anderen Formen verwirklicht werden, ohne dass dabei von dem Blickwinkel der Erfindung abgewichen wird.
- Zum Beispiel werden in den oben beschriebenen Ausführungsformen Drahtdichtungen (C-Typ) als Drahtdichtungen
159 ,165 , etc. verwendet. Jedoch kann auch eine ringförmige Drahtdichtung verwendet werden. Die ringförmige Drahtdichtung kann verlässlich die Dichtungsleistungsfähigkeit verbessern. Die erste Ausführungsform verwendet die ringförmige Scheibendichtung157 , etc. als zweite Dichtung. Jedoch kann eine Drahtdichtung (C-Typ) als die zweite Dichtung verwendet werden. - In der ersten Ausführungsform sind das Gasnachweiselement
111 und die metallene Hülle131 elektrisch durch die Scheibendichtung157 verbunden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht daraufhin limitiert. Wenn die erste Dichtung159 aus Metall ist, können das Gasnachweiselement111 und die metallene Hülle131 auch durch die erste Dichtung159 elektrisch verbunden werden. Es sei daher darauf hingewiesen, dass die erste Dichtung159 verlässlich einen elektrischen Kontakt zwischen dem Gasnachweiselement111 und der metallenen Hülle113 herstellen kann, da die erste Dichtung159 gegen die zweite konische äußere Umfangsoberfläche113t2 des Übertands113 und die innere Umfangsoberfläche131n der metallenen Hülle131 in einer Oberflächen-zu-Oberflächen-Kontaktbeziehung gepresst ist. - Zusammenfassung
- Es ist die Absicht einen Gassensor, der Positionsverschiebung eines zu haltenden Elements, wie zum Beispiel einem Gasnachweiselement, unterdrücken kann, sowie eine Methode zur Herstellung des Gassensors bereitzustellen. Ein Gassensor (
101 ) umfaßt ein Gasnachweiselement (111 ), eine metallene Hülle (131 ), eine Scheibendichtung (157 ) und eine erste Dichtung (159 ). Eine nahe Endoberfläche (113t2 ) eines Überstands (113 ) des Gasnachweiselements (111 ) und eine zentrale innere Umfangsoberfläche (135n ) der metallenen Hülle (131 ) bilden eine spitzwinklige Ausnehmung (120 ). Die erste Dichtung (159 ), die einen keilartigen Querschnitt hat, ist in der Ausnehmung (120 ) angeordnet, so dass die erste Dichtung (159 ) gegen die nahe Endoberfläche (113t2 ) des Überstands (113 ) des Gasnachweiselements (111 ) und die zentrale innere Umfangsoberfläche (135n ) der metallenen Hülle (1319 gepresst ist. -
2
Claims (14)
- Ein Gassensor umfassend: ein zu haltendes Element, das eine entfernt-endseitige Halterungsoberfläche und eine nah-endseitige Halterungsoberfläche umfasst, die bezüglich der entfernt-endseitigen Halterungsoberfläche an der nahen Endseite angeordnet ist; eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche radial nach innen vorsteht und die angepasst ist, das zu haltende Element darin zu halten, während sie das zu haltende Element radial von Außen umgibt und die entfernt-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt; und eine erste Dichtung, die an die nah-endseite Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und an die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt, wobei die erste Dichtung in einer spitzwinkligen Ausnehmung, die zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle ausgebildet ist, so angeordnet ist, dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nah-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist.
- Ein Gassensor nach Anspruch 1, wobei das zu haltende Element ein Gasnachweiselement ist, das einen Überstand aufweist, der die entfernt-endseitige Halterungsoberfläche und die nah-endseitige Halterungsoberfläche umfasst und der radial nach außen vorsteht, wobei das Gasnachweiselement eine röhrenförmige Form mit geschlossenem Boden, der geschlossen an einem axial entfernten Ende ist, annimmt.
- Ein Gassensor nach Anspruch 1, der weiterhin ein sich in axiale Richtung erstreckendes Gasnachweiselement umfasst, wobei das zu haltende Element ein Elementhalter ist, der die entfernt-endseitige Halterungsoberfläche, die nah-endseitige Halterungsoberfläche und eine Öffnung, durch die das Gasnachweiselement hindurchreicht, aufweist.
- Ein Gassensor nach einem der Ansprüche 2 oder 3, der weiterhin eine geladene Dichtungsschicht umfasst, die durch Laden eines Puders in eine Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle in einen Bereich, der bezüglich der ersten Dichtung am nahen Ende des Gassensors angeordnet ist, gebildet wird.
- Ein Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Dichtung durch axiales Pressen und plastisches Verformen einer Drahtdichtung, die in die Ausnehmung zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle eingeführt worden ist, geformt wird, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt aufweist.
- Ein Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die nah-endseitige Halterungsoberfläche des zu haltenden Elements und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle jeweils Formen annehmen, so dass in zumindest einem entfernt-endseitigen Bereich der Ausnehmung der Winkel, der zwischen der nah-endseitigen Halterungsoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche gebildet wird, zur entfernten Endseite hin abnimmt; und die erste Dichtung ist so angeordnet, dass sie sich zum Bereich der Ausnehmung hin erstreckt, in dem der Winkel, der zwischen der der nah-endseitigen Halterungsoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche gebildet ist, zur entfernten Endseite hin abnimmt.
- Ein Gassensor umfassend: ein Gasnachweiselement, das eine röhrenförmige Form mit geschlossenem Boden mit einem geschlossenen axial entfernten Ende annimmt, das eine auf seiner äußeren Umfangsoberfläche gebildete äußere Elektrode hat und das einen Überstand, der radial nach außen vorsteht, umfasst; eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche aus radial nach innen vorsteht und angepasst ist, das Gasnachweiselement darin zu halten, während sie das Gasnachweiselement radial von außen umgibt und eine entfernte Endoberfläche des Überstands durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt, wobei die Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs an die an der entfernten Endoberfläche des Überstands gebildete äußere Elektrode angrenzt, um dabei mit der äußeren Elektrode elektrisch verbunden zu sein; und eine erste Dichtung, die an eine nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt, wobei die erste Dichtung in einer spitzwinkligen Ausnehmung, die zwischen der nahen Endoberfläche das Überstands und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gebildet ist, angeordnet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist.
- Ein Gassensor umfassend: ein Gasnachweiselement, das eine röhrenförmige Form mit geschlossenem Boden mit einem geschlossenen axial entfernten Ende an nimmt, das eine auf seiner äußeren Umfangsoberfläche gebildete äußere Elektrode hat und das einen Überstand, der radial nach außen vorsteht, umfasst; eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche aus radial nach innen vorsteht und angepasst ist, das Gasnachweiselement darin zu halten, während sie das Gasnachweiselement radial von außen umgibt und eine entfernte Endoberfläche des Überstands durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt; eine erste Dichtung, die an eine nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt; und eine zweite Dichtung aus Metall, die zwischen der entfernten Endoberfläche des Überstands und der Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs angeordnet ist und die an die Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs und die äußere Elektrode, die an der entfernten Endoberfläche des Überstands angeordnet ist, angrenzt, um dadurch die metallene Hülle und die äußere Elektrode elektrisch zu verbinden, wobei die erste Dichtung in einer spitzwinkeligen Ausnehmung, die zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gebildet ist, angeordnet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist.
- Ein Gassensor nach einem der Ansprüche 7 oder 8, der weiterhin eine geladene Dichtungsschicht umfasst, die durch Laden eines Puders in einer Ausnehmung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Gasnachweiselements und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle in einem Bereich, der bezüglich des Überstands des Gasnachweiselements am nahen Ende des Gassensors angeordnet ist, gebildet ist.
- Ein Gassensor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die erste Dichtung aus Metall gemacht ist und an die äußere Elektrode, die an der nahen Endoberfläche des Überstands gebildet ist, und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt, um dabei die äußere Elektrode und die metallene Hülle elektrisch zu verbinden.
- Ein Gassensor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die erste Dichtung durch axiales Pressen und plastisches Verformen einer Drahtdichtung, die in die Ausnehmung zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle eingeführt worden ist, gebildet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt aufweist.
- Ein Gassensor nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle jeweils Formen annehmen, so dass in zumindest einem entfernt endseitigen Bereich der Ausnehmung der Winkel, der zwischen der Halterungsoberfläche der nahen Endoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche gebildet ist, zur entfernten Endseite hin abnimmt; und die erste Dichtung ist so angeordnet, dass sie sich zum Bereich der Ausnehmung hin erstreckt, in dem der Winkel, der der zwischen der nahen Endoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche gebildet ist, zur entfernten Endseite hin abnimmt.
- Eine Methode zur Herstellung eines Gassensors umfassend: ein Gasnachweiselement, das eine röhrenförmige Form mit geschlossenem Boden mit einem geschlossenen axial entfernten Ende annimmt, das eine auf seiner äußeren Umfangsoberfläche gebildete äußere Elektrode hat und das einen Überstand, der radial nach außen vorsteht, umfasst; eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche aus radial nach innen vorsteht und angepasst ist, das Gasnachweiselement darin zu halten, während sie das Gasnachweiselement radial von außen umgibt und eine entfernte Endoberfläche des Überstands durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt; wobei die Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs an die äußere Elektrode, die an der entfernten Endoberfläche des Überstands bebildet ist, angrenzt, um dabei mit der äußeren Elektrode elektrisch verbunden zu sein; und eine erste Dichtung, die an eine nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt; wobei die Methode die Schritte umfasst: ein Element-Einführungsschritt zur Einführung des Gasnachweiselements in die metallene Hülle; ein Drahtdichtung-Einführungsschritt zum Einführen einer Drahtdichtung, die die erste Dichtung wird, in die metallene Hülle; und ein Erste-Dichtung-Bildungsschritt zum axialen Pressen der Drahtdichtung, die in die metallene Hülle eingeführt worden ist, so dass die Drahtdichtung plastisch verformt wird, um die erste Dichtung zu bilden, die in einer zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und der inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gebildeten spitzwinkligen Ausnehmung angeordnet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist.
- Ein Gassensor umfassend: ein Gasnachweiselement, das eine röhrenförmige Form mit geschlossenem Boden mit einem geschlossenen axial entfernten Ende annimmt, das eine auf seiner äußeren Umfangsoberfläche gebildete äußere Elektrode hat und das einen Überstand, der radial nach außen vorsteht, umfasst; eine röhrenförmige metallene Hülle mit einem gestuften Bereich, der von ihrer inneren Umfangsoberfläche aus radial nach innen vorsteht und angepasst ist, das Gasnachweiselement darin zu halten, während sie das Gasnachweiselement radial von außen umgibt und eine entfernte Endoberfläche des Überstands durch eine Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs stützt; eine erste Dichtung, die an eine nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle angrenzt; und eine zweite Dichtung aus Metall, die zwischen der entfernten Endoberfläche des Überstands und der Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs angeordnet ist und die an die äußere Elektrode, die an der entfernten Endoberfläche des Überstands angeordnet ist, und die Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs angrenzt, um dadurch die äußere Elektrode mit der metallenen Hülle elektrisch zu verbinden, wobei die Methode umfasst: einen Zweite-Dichtung-Einführungsschritt zum Einführen der zweiten Dichtung in die metallene Hülle; nach dem Zweite-Dichtung-Einführungsschritt einen Element-Einführungsschritt zur Einführung des Gasnachweiselements in die metallene Hülle; nach dem Element-Einführungsschritt einen Zweite-Dichtung-Pressschritt zum axialen Pressen des Gasnachweiselements und der in die metallene Hülle eingeführte zweiten Dichtung, um dabei die zweite Dichtung in engen Kontakt mit der Stützungsoberfläche des gestuften Bereichs zu bringen; nach dem Zweite-Dichtung-Pressschritt ein Drahtdichtung-Einführungsschritt zum Einführen einer Drahtdichtung, die die erste Dichtung werden soll, in die metallene Hülle; ein Erste-Dichtung-Bildungsschritt zum axialen Pressen der in die metallene Hülle eingeführten Drahtdichtung, so dass die Drahtdichtung plastische verformt wird, um eine erste Dichtung zu bilden, die in einer spitzwinkligen Ausnehmung, die zwischen der nahen Endoberfläche des Überstands und dem inneren Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gebildet ist, angeordnet ist, so dass die erste Dichtung einen keilartigen Querschnitt hat und gegen die nahe Endoberfläche des Überstands und die innere Umfangsoberfläche der metallenen Hülle gepresst ist.
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