DE112012003364B4 - gas sensor - Google Patents

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Abstract

Gassensor (3, 203), der umfasst:ein Gassensor-Element (7, 207), das einen zylindrischen Elementkörper (8), der sich in einer Richtung einer Achse des Gassensors (3,203) erstreckt und aus einem Festelektrolytmaterial besteht, mit einem geschlossenen vorderen Ende aufweist, sowie eine innere (33) und eine äußere (27, 227) Elektrode, die sich innerhalb bzw. außerhalb des Elementkörpers (8) befinden;ein zylindrisches Metallgehäuse (13, 213), das um das Gassensor-Element (7, 207) herum befestigt ist, wobei ein vorderer Endteil des Gassensor-Elementes (7, 207) von einem vorderen Ende des Metallgehäuses (13, 213) vorsteht; undeine zylindrische Schutzeinrichtung (47, 247), die an dem Metallgehäuse (13, 213) befestigt ist und den vorderen Endteil des Gassensor-Elementes (7, 207) abdeckt,wobei die Schutzeinrichtung (47, 247) einen zylindrischen Abschnitt (53, 253), der sich in der Richtung der Achse erstreckt, und einen ringförmigen Flanschabschnitt (57, 257) enthält, der sich hinter dem zylindrischen Abschnitt (53, 253) befindet und radial nach außen vorsteht;das Gassensor-Element (7, 207) einen Bundabschnitt (15, 215) enthält, der um den gesamten Umfang desselben herum radial nach außen vorsteht und eine Zuleitung aufweist, die an einer nach oben gewandten Fläche des Bundabschnitts (15, 215) ausgebildet und elektrisch mit der äußeren Elektrode (27, 227) verbunden ist;das Metallgehäuse (13, 213) einen Absatzabschnitt (17, 217) enthält, der um den gesamten Umfang desselben herum radial nach innen vorsteht;der Flanschabschnitt (57, 257) der Schutzeinrichtung (47, 247) zwischen dem Bundabschnitt (15, 215) des Gassensor-Elements (7, 207) und dem Absatzabschnitt (17, 217) des Metallgehäuses (13, 213) so gehalten wird, dass die Zuleitung elektrisch mit dem Metallgehäuse (13, 213) verbunden ist;das Metallgehäuse (13, 213) aus einem Kohlenstoffstahlmaterial besteht;die Schutzeinrichtung (47, 247) aus einem Metallmaterial besteht, das einen niedrigeren Eisengehalt hat als das Kohlenstoffstahlmaterial; undin einem Bereich vor dem Bundabschnitt (15, 215) ein minimaler Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung (47, 247) und dem Metallgehäuse (13, 213) kleiner ist als ein minimaler Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung (47, 247) und dem Gassensor-Element (7, 207).A gas sensor (3, 203) comprising: a gas sensor element (7, 207) having a cylindrical element body (8) extending in a direction of an axis of said gas sensor (3, 203) and made of a solid electrolytic material with a closed front end, and inner (33) and outer (27, 227) electrodes located respectively inside and outside the element body (8);a cylindrical metal case (13, 213) surrounding the gas sensor element (7 , 207) around with a front end part of the gas sensor element (7, 207) protruding from a front end of the metal case (13, 213); and a cylindrical protector (47, 247) fixed to the metal case (13, 213) and covering the front end part of the gas sensor element (7, 207), the protector (47, 247) having a cylindrical portion (53, 253 ) extending in the direction of the axis, and including an annular flange portion (57, 257) located behind the cylindrical portion (53, 253) and projecting radially outward; the gas sensor element (7, 207) a collar portion (15, 215) projecting radially outwardly around the entire circumference thereof and having a lead formed on an upwardly facing surface of the collar portion (15, 215) and electrically connected to the outer electrode (27, 227) connected;the metal shell (13,213) includes a shoulder portion (17,217) projecting radially inwardly around the entire periphery thereof;the flange portion (57,257) of the protector (47,247) between the collar portion (15 , 215) of gas sensor element (7, 207) and the step portion (17, 217) of the metal case (13, 213) so that the lead wire is electrically connected to the metal case (13, 213); the metal case (13, 213). a carbon steel material;the protector (47, 247) is made of a metal material having a lower iron content than the carbon steel material; andin a region in front of the collar portion (15, 215), a minimum clearance between the protector (47, 247) and the metal case (13, 213) is smaller than a minimum clearance between the protector (47, 247) and the gas sensor element ( 7, 207).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor, der zum Einsatz kommt, indem er an einem Motorrad (Kraftrad) oder dergleichen angebracht wird, um Sauerstoff usw. in einem Abgas von einem Verbrennungsmotor (der Einfachheit halber als „Motor“ bezeichnet) des Motorrades oder dergleichen zu erfassen.The present invention relates to a gas sensor used by being attached to a motorcycle (motorcycle) or the like to detect oxygen, etc. in an exhaust gas from an internal combustion engine (referred to simply as “engine”) of the motorcycle or the like capture.

Technischer HintergrundTechnical background

Als ein Beispiel für einen Gassensor mit einem Gassensor-Element ist ein herkömmlicher Gassensor bekannt, der ein Gassensor-Element aufweist, das mit einem sauerstoffionenleitenden Festelektrolytkörper versehen ist, und der eingesetzt werden kann, indem er an einem Auspuff eines Motors eines Motorrades oder dergleichen angebracht wird, um die Konzentration von Sauerstoff in einem Abgas von dem Motor zu messen.As an example of a gas sensor having a gas sensor element, there is a conventional gas sensor which has a gas sensor element provided with an oxygen ion conductive solid electrolyte body and which can be used by being attached to an exhaust pipe of an engine of a motorcycle or the like is used to measure the concentration of oxygen in an exhaust gas from the engine.

Es ist ein Typ eines derartigen Gassensor-Elementes bekannt, das einen zylindrischen Elementkörper mit einem geschlossenen vorderen Ende, eine innere Elektrode, die sich im Inneren des Elementkörpers befindet, sowie eine äußere Elektrode enthält, die sich außerhalb des Elementkörpers befindet.A type of such a gas sensor element is known, which includes a cylindrical element body with a closed front end, an inner electrode located inside the element body, and an outer electrode located outside the element body.

Patentdokument 1 offenbart beispielsweise einen Gassensor P5, in dem ein Gassensor-Element P1 über eine ringförmige Metalldichtung P2 usw. in einem Metallgehäuse P3 befestigt ist, wobei ein vorderer Endteil des Gassensor-Elementes P1 von einem vorderen Ende des Metallgehäuses 3 vorsteht und, wie in 8 dargestellt, mit einer Schutzeinrichtung P4 aus Metall abgedeckt ist.For example, Patent Document 1 discloses a gas sensor P5 in which a gas sensor element P1 is fixed in a metal case P3 via an annular metal gasket P2, etc., a front end part of the gas sensor element P1 protruding from a front end of the metal case 3 and, as in FIG 8th shown, is covered with a protective device P4 made of metal.

Dieser Gassensor P5 weist einen sogenannten heizelementlosen Aufbau auf, bei dem kein Heizelement zum Erhitzen des Gassensor-Elementes P1 vorhanden ist. Bei dem Gassensor P5 wird eine innere Elektrode P6 mit einem Anschlusselement P7 aus Metall so in Kontakt gebracht, dass ein Sensorausgang über das Anschlusselement P7 aus Metall zu einer externen Schaltung (nicht dargestellt) geleitet wird. Des Weiteren wird eine äußere Elektrode P8 in Kontakt mit einer Zuleitung P9 gebracht, die an einem Außenumfang des Gassensor-Elementes P1 entlang verläuft, so dass sie über die Zuleitung P9 und Dichtung P2 elektrisch mit dem Metallgehäuse 3 verbunden ist.This gas sensor P5 has a so-called heaterless structure in which there is no heater for heating the gas sensor element P1. In the gas sensor P5, an inner electrode P6 is brought into contact with a metal terminal P7 so that a sensor output is sent to an external circuit (not shown) via the metal terminal P7. Further, an outer electrode P8 is brought into contact with a lead P9 running along an outer periphery of the gas sensor element P1 so as to be electrically connected to the metal case 3 via the lead P9 and gasket P2.

Weiterer Stand der Technik zu Gassensoraufbauten findet sich in den Patent-Dokumenten JP S56-135147 A , JP S53-071894 A , JP S57-179155 U und JP S56-164161 U .Additional prior art on gas sensor assemblies can be found in the patent documents JP S56-135147 A , JP S53-071894 A , JP S57-179155 U and JP S56-164161 U .

Dokumente nach dem Stand der TechnikPrior Art Documents

Patentdokumentpatent document

Patentdokument 1: japanische Patentveröffentlichungs-Offenlegungsschrift Nr. 2009-63330Patent Document 1: Japanese Patent Publication Laid-Open No. 2009-63330

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

Mit der Erfindung zu lösende ProblemeProblems to be solved by the invention

Bei dem oben beschriebenen Stand der Technik JP 2009-063330 A bestehen die innere Elektrode P6, die äußere Elektrode P8 und die Zuleitung P9 im Allgemeinen aus Platin, und die Dichtung P2 sowie das Metallgehäuse 3 bestehen im Allgemeinen aus rostfreiem Stahl (wie beispielsweise SUS 430). Es ist damit selbst dann, wenn ein in die Schutzeinrichtung P4 über Gaseinleitlöcher der Schutzeinrichtung P4 eingeleitetes zu messendes Gas in die Nähe der Dichtung P2 gelangt, unwahrscheinlich, dass die Kontaktteile zwischen der Dichtung P2 und dem Metallgehäuse P3 sowie der Dichtung P2 und der Zuleitung P9 durch Wasser korrodiert werden, das in dem zu messenden Gas enthalten ist. Selbst wenn Wassertropfen über eine Innenumfangsfläche der Schutzeinrichtung P4 laufen und in die Nähe der Dichtung P2 gelangen, ist es unwahrscheinlich, dass die Kontaktteile zwischen der Dichtung P2 und dem Metallgehäuse P3 sowie zwischen der Dichtung P2 und der Zuleitung P9 durch diese Wassertropfen korrodiert werden.In the prior art described above JP 2009-063330 A the inner electrode P6, the outer electrode P8 and the lead P9 are generally made of platinum, and the gasket P2 and the metal case 3 are generally made of stainless steel (such as SUS 430). Thus, even if a gas to be measured introduced into the protector P4 through gas introduction holes of the protector P4 comes close to the gasket P2, it is unlikely that the contact parts between the gasket P2 and the metal case P3 and the gasket P2 and the lead wire P9 be corroded by water contained in the gas to be measured. Even if waterdrops run over an inner peripheral surface of the protector P4 and get close to the gasket P2, the contact parts between the gasket P2 and the metal shell P3 and between the gasket P2 and the lead wire P9 are unlikely to be corroded by these waterdrops.

Wenn jedoch das Metallgehäuse P3, um Kosten zu reduzieren, aus kostengünstigem Kohlenstoffstahl hergestellt wird, tritt dahingehend ein Problem auf, dass der Kontaktteil zwischen der Dichtung P2 und dem Metallgehäuse P3 (an der Seite des Metallgehäuses P3) durch Wasser, das in dem zu messenden Gas enthalten ist, oder durch Wassertropfen korrodiert wird, die über die Innenumfangsfläche der Schutzeinrichtung P4 laufen. Das Auftreten dieser Korrosion kann zur Verschlechterung elektrischer Leitung führen und die Gaserfassungsleistung des Gassensors P5 beeinflussen.However, when the metal case P3 is made of inexpensive carbon steel in order to reduce costs, there arises a problem in that the contact part between the gasket P2 and the metal case P3 (on the metal case P3 side) is corroded by water contained in the gas to be measured or by water drops running over the inner peripheral surface of the protector P4. Occurrence of this corrosion can lead to the deterioration of electrical conduction and affect the gas detection performance of the gas sensor P5.

Eine Maßnahme zur Lösung des oben beschriebenen Problems besteht darin, einen Spalt (Zwischenraum) zwischen dem Metallgehäuse P3 und dem Gassensor-Element P1 zu verkleinern. Bei dieser Konstruktion wird es dem zu messenden Gas erschwert, in die Nähe der Dichtung P2 zu gelangen, so dass verhindert werden kann, dass Korrosion an dem Teil des Metallgehäuses P3 auftritt, der in Kontakt mit der Dichtung P2 ist, selbst wenn das Metallgehäuse P3 aus Kohlenstoffstahl besteht. Des Weiteren wird es den an der Innenumfangsfläche der Schutzeinrichtung P4 haftenden Wassertropfen erschwert, in die Nähe der Dichtung P2 zu gelangen, so dass das Auftreten von Korrosion an dem Teil des Metallgehäuses P3 verhindert werden kann, der mit der Dichtung P2 in Kontakt ist.A measure to solve the problem described above is to reduce a gap (space) between the metal case P3 and the gas sensor element P1. With this construction, it is difficult for the gas to be measured to get close to the gasket P2, so that corrosion can be prevented from occurring at the part of the metal case P3 that is in contact with the gasket P2 even if the metal case P3 is made of carbon steel. Furthermore, it is difficult for water drops adhering to the inner peripheral surface of the protector P4 to get close to the gasket P2, so that the occurrence of corrosion at the part of the metal shell P3 that is in contact with the gasket P2 can be prevented.

Jedoch wird es dem zu messenden Gas erschwert, mit dem Gassensor-Element P1 in Kontakt zu kommen, da der Zwischenraum zwischen dem Metallgehäuse P3 und dem Gassensor-Element P1 kleiner wird. Die Erfassungsgenauigkeit des Gassensors P5 kann aufgrund dieses Problems abnehmen. Wenn der Zwischenraum zwischen dem Metallgehäuse P3 und dem Gassensor-Element P1 abnimmt, tritt des Weiteren dahingehend ein Problem auf, dass das Gassensor-Element P1 mit dem Metallgehäuse P3 in Kontakt kommt, wenn das Gassensor-Element P1 in dem Metallgehäuse P3 befestigt wird. Das Gassensor-Element P1 kann beim Kontakt mit dem Metallgehäuse P3 Brüche oder Risse erhalten.However, it becomes difficult for the gas to be measured to come into contact with the gas sensor element P1 as the gap between the metal case P3 and the gas sensor element P1 becomes smaller. The detection accuracy of the gas sensor P5 may decrease due to this problem. Furthermore, when the gap between the metal case P3 and the gas sensor element P1 decreases, there arises a problem that the gas sensor element P1 comes into contact with the metal case P3 when the gas sensor element P1 is fixed in the metal case P3. The gas sensor element P1 may be broken or cracked upon contact with the metal case P3.

Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Gassensor mit einem Gassensor-Element und einem Metallgehäuse zu schaffen, bei dem, obwohl die Herstellungskosten verringert werden, verhindert wird, dass der Metallanschluss Korrosion an elektrisch leitenden Teilen zwischen dem Gassensor-Element und dem Metallanschluss ausgesetzt ist.The present invention has been made in order to solve the problems described above. An object of the present invention is to provide a gas sensor having a gas sensor element and a metal case in which, although the manufacturing cost is reduced, the metal terminal is prevented from being subjected to corrosion at electrically conductive parts between the gas sensor element and the metal terminal is.

Mittel zum Lösen der Problememeans of solving the problems

1) Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gassensor geschaffen, der ein Gassensor-Element, das einen zylindrischen Elementkörper, der sich in einer Richtung einer Achse des Gassensors erstreckt und aus einem Festelektrolytmaterial besteht, mit einem geschlossenen vorderen Ende aufweist, sowie eine innere und eine äußere Elektrode, die sich innerhalb bzw. außerhalb des Elementkörpers befinden, ein zylindrisches Metallgehäuse, das um das Gassensor-Element herum befestigt ist, wobei ein vorderer Endteil des Gassensor-Elementes von einem vorderen Ende des Metallgehäuses vorsteht, und eine zylindrische Schutzeinrichtung umfasst, die an dem Metallgehäuse befestigt ist und den vorderen Endteil des Gassensor-Elementes abdeckt, wobei die Schutzeinrichtung einen zylindrischen Abschnitt, der sich in der Richtung der Achse erstreckt, und einen ringförmigen Flanschabschnitt enthält, der sich hinter dem zylindrischen Abschnitt befindet und radial nach außen vorsteht, das Gassensor-Element ein Bundabschnitt enthält, der um den gesamten Umfang desselben herum radial nach außen vorsteht und eine Zuleitung aufweist, die an einer nach oben gewandten Fläche des Bundabschnitts ausgebildet und elektrisch mit der äußeren Elektrode verbunden ist, das Metallgehäuse einen Absatzabschnitt enthält, der um den gesamten Umfang desselben herum radial nach innen vorsteht, der Flanschabschnitt der Schutzeinrichtung zwischen dem Bundabschnitt des Gassensor-Elements und dem Absatzabschnitt des Metallgehäuses so gehalten wird, dass die Zuleitung elektrisch mit dem Metallgehäuse verbunden ist, das Metallgehäuse aus einem Kohlenstoffstahlmaterial besteht, die Schutzeinrichtung aus einem Metallmaterial besteht, das einen niedrigeren Eisengehalt hat als das Kohlenstoffstahlmaterial, und in einem Bereich vor dem Bundabschnitt ein minimaler Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse kleiner ist als ein minimaler Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung und dem Gassensor-Element.1) According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas sensor comprising a gas sensor element having a cylindrical element body extending in a direction of an axis of the gas sensor and made of a solid electrolytic material with a front end closed, and a inner and outer electrodes located inside and outside of the element body, respectively, a cylindrical metal case fixed around the gas sensor element with a front end part of the gas sensor element protruding from a front end of the metal case, and a cylindrical protector fixed to the metal case and covering the front end part of the gas sensor element, wherein the protector includes a cylindrical portion extending in the direction of the axis and an annular flange portion located rearward of the cylindrical portion and radially rearward protrudes outside, the alley nsor element includes a collar portion projecting radially outwardly around the entire circumference thereof and having a lead formed on an upwardly facing surface of the collar portion and electrically connected to the outer electrode, the metal case includes a shoulder portion formed around projecting radially inward around the entire circumference thereof, the flange portion of the protector is held between the collar portion of the gas sensor element and the step portion of the metal case so that the lead wire is electrically connected to the metal case, the metal case is made of a carbon steel material, the protector is made of a metal material having a lower iron content than the carbon steel material, and in a region in front of the collar portion, a minimum clearance between the protector and the metal shell is smaller than a minimum clearance between the protector and de m gas sensor element.

Als das Kohlenstoffstahlmaterial für das Metallgehäuse kann das in Tabelle 1 von JIS G 4051 (2011) definierte Material eingesetzt werden. Konkrete Beispiele für das Material des Metallgehäuses sind S17C sowie S25C.As the carbon steel material for the metal shell, the material defined in Table 1 of JIS G 4051 (2011) can be used. Concrete examples of the metal case material are S17C and S25C.

Als das Material der Schutzeinrichtung, das einen geringeren Eisengehalt hat als das Kohlenstoffstahlmaterial, kann rostfreier Stahl eingesetzt werden. Konkrete Beispiele für das Material der Schutzeinrichtung sind SUS 310S, Inconel 750 (eingetragenes Warenzeichen), Inconel 601 (eingetragenes Warenzeichen) sowie ferritischer rostfreier Stahl.As the material of the protector, which has a lower iron content than the carbon steel material, stainless steel can be used. Concrete examples of the material of the protector are SUS 310S, Inconel 750 (registered trademark), Inconel 601 (registered trademark), and ferritic stainless steel.

In dem Bereich vor dem Bundabschnitt können die Zwischenräume zwischen der Schutzeinrichtung und dem Gassensor-Element sowie zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse in die Richtung der Achse durchgehend einheitlich sein, wobei dies jedoch nicht erforderlich ist.In the area in front of the collar portion, the gaps between the protector and the gas sensor element and between the protector and the metal case may be uniform throughout in the direction of the axis, but this is not necessary.

Die elektrisch leitenden Teile zwischen der äußeren Elektrode und dem Metallgehäuse, wie beispielsweise der Absatzabschnitt des Metallgehäuses, der Flanschabschnitt der Schutzeinrichtung und der Bundabschnitt des Gassensor-Elementes, sind in einem Bereich hinter dem Bundabschnitt des Gassensor-Elementes ausgebildet. Es ist möglich, elektrische Leitung zwischen der äußeren Elektrode und dem Metallgehäuse sicher zu gewährleisten, indem die Zwischenräume zwischen der Schutzeinrichtung und dem Gassensor-Element sowie zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse in dem Bereich vor dem Bundabschnitt des Gassensor-Elementes (d. h., vor dem vorderen Ende des Bundabschnitts) spezifiziert werden.The electrically conductive parts between the outer electrode and the metal case, such as the step portion of the metal case, the flange portion of the protector and the flange portion of the gas sensor element, are formed in an area behind the flange portion of the gas sensor element. It is possible to securely ensure electrical conduction between the outer electrode and the metal case by filling the gaps between the protector and the gas sensor element and between the protector and the metal case in the area in front of the collar portion of the gas sensor element (i.e., in front of the front end of waistband section) can be specified.

Der Terminus „der minimale Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung und dem Gassensor-Element“ bezieht sich hierbei auf einen minimalen Abstand zwischen einer Innenumfangsfläche der Schutzeinrichtung und einer Außenumfangsfläche des Gassensor-Elementes entlang einer imaginären Linie, die radial senkrecht zu der Achse des Gassensors verläuft, und Terminus „der minimale Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse“ bezieht sich auf einen minimalen Abstand zwischen einer Außenumfangsfläche der Schutzeinrichtung und einer Innenumfangsfläche des Metallgehäuses entlang einer imaginären Linie, die radial senkrecht zu der Achse des Gassensors verläuft. Wenn die Schutzeinrichtung in Kontakt mit dem Gassensor-Element oder dem Metallgehäuse ist, wird der minimale Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung und dem Gassensor-Element oder dem Metallgehäuse mit 0 (mm) angenommen.The term "the minimum clearance between the protective device and the gas sensor element" here refers to a minimum distance between an inner peripheral surface of the protective device and an outer peripheral surface of the gas sensor element along an imaginary line radially perpendicular to the axis of the gas sensor, and The term “the minimum clearance between the protector and the metal shell” refers to a minimum distance between an outer peripheral surface of the protector and an inner peripheral surface of the metal shell along an imaginary line radially perpendicular to the axis of the gas sensor. When the protector is in contact with the gas sensor element or the metal case, the minimum clearance between the protector and the gas sensor element or the metal case is assumed to be 0 (mm).

Obwohl die Umfangszwischenräume zwischen der Schutzeinrichtung und dem Gassensor-Element sowie zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse nicht notwendigerweise einheitlich sind, ist vorzugsweise jeder dieser Umfangszwischenräume zwischen der Schutzeinrichtung und dem Gassensor-Element sowie zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse einheitlich. Das heißt, vorzugsweise ist jeder dieser minimalen Zwischenräume zwischen der Schutzeinrichtung und dem Gassensor-Element sowie zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse über die gesamte Umfangsrichtung ausgebildet, um mit Sicherheit Korrosion in der Nähe des vorderen Endes des Metallgehäuses zu bewirken.Although the circumferential gaps between the protector and the gas sensor element and between the protector and the metal shell are not necessarily uniform, each of these circumferential gaps between the protector and the gas sensor element and between the protector and the metal shell is preferably uniform. That is, preferably, each of these minimum clearances is formed between the protector and the gas sensor element and between the protector and the metal shell over the entire circumferential direction to surely cause corrosion in the vicinity of the front end of the metal shell.

2) Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Gassensor vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des zylindrischen Abschnitts der Schutzeinrichtung in das Metallgehäuse eingepresst ist.2) According to a second aspect of the present invention, the gas sensor is preferably characterized in that at least a part of the cylindrical portion of the protector is press-fitted into the metal case.

3) Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Gassensor vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse einen Gewindeabschnitt zum Befestigen des Gassensors an einem Zielobjekt enthält und das Metallgehäuse in einem axialen Bereich, in dem der Gewindeabschnitt für das Metallgehäuse vorhanden ist, von dem zylindrischen Abschnitt der Schutzeinrichtung beabstandet ist.3) According to a third aspect of the present invention, the gas sensor is preferably characterized in that the metal shell includes a threaded portion for fixing the gas sensor to a target object, and the metal shell in an axial range where the threaded portion for the metal shell is present from the cylindrical Section of the protective device is spaced.

Darüberhinaus befinden sich bevorzugterweise der zylindrische Abschnitt der Schutzeinrichtung und der Einpressabschnitt des Metallgehäuses hinter dem Gewindeabschnitt des Metallgehäuses. Es ist wahrscheinlich, dass die Schutzeinrichtung an ihrem vorderen Endteil Wärme von Abgas aufnimmt. Wenn sich der eingepresste Abschnitt vor dem Gewindeabschnitt befindet, wird die Wärme von der Schutzeinrichtung über den eingepressten Abschnitt auf das Metallgehäuse übertragen, und es wird verhindert, dass sie auf einen hinteren Endteil der Schutzeinrichtung übertragen wird. Wenn sich der eingepresste Abschnitt hinter dem Gewindeabschnitt befindet, wird hingegen die Wärme auf den hinteren Endteil der Schutzeinrichtung übertragen, so dass das Gassensor-Element besser erwärmt werden kann.Furthermore, preferably, the cylindrical portion of the protector and the press-fit portion of the metal shell are located behind the threaded portion of the metal shell. The protector is likely to receive heat from exhaust gas at its front end portion. When the press-fit portion is in front of the threaded portion, the heat from the protector is transmitted to the metal shell through the press-fit portion and is prevented from being transferred to a rear end part of the protector. On the other hand, when the press-fitted portion is behind the threaded portion, the heat is transmitted to the rear end part of the protector, so that the gas sensor element can be heated better.

4) Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Gassensor vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor kein Heizelement zum Erwärmen bzw. Erhitzen des Gassensor-Elementes aufweist.4) According to a fourth aspect of the present invention, the gas sensor is preferably characterized in that the gas sensor does not have a heating element for heating the gas sensor element.

Effekte der ErfindungEffects of the Invention

Bei der vorliegenden Erfindung besteht das Metallgehäuse aus Kohlenstoffstahlmaterial, so dass die Kosten für das Metallgehäuse gegenüber herkömmlichen Metallgehäusen aus rostfreiem Stahl verringert werden können. Des Weiteren besteht die Schutzeinrichtung aus Metallmaterial (wie beispielsweise rostfreiem Stahl), dessen Eisengehalt niedriger ist als der des Kohlenstoffstahlmaterials, und der Flanschabschnitt der Schutzeinrichtung wird zwischen dem Bundabschnitt des Gassensor-Elementes und dem Absatzabschnitt des Metallgehäuses gehalten. Dadurch wird das Korrosionspotential des Metallgehäuses gegenüber der Schutzeinrichtung verringert, so dass an Positionen zwischen dem Metallgehäuse und der Schutzeinrichtung Korrosion mit größter Wahrscheinlichkeit an dem Absatzabschnitt des Metallgehäuses mit geringerem Korrosionspotential auftritt. Das Korrosionspotential des Metallgehäuses muss niedriger sein als das der Schutzeinrichtung, um Korrosion an dem Metallgehäuse zu bewirken.In the present invention, the metal case is made of carbon steel material, so that the cost of the metal case can be reduced compared to the conventional metal case made of stainless steel. Furthermore, the protector is made of metal material (such as stainless steel) whose iron content is lower than that of the carbon steel material, and the flange portion of the protector is sandwiched between the collar portion of the gas sensor element and the shoulder section of the metal case held. This reduces the corrosion potential of the metal shell against the protector, so that at positions between the metal shell and the protector, corrosion is most likely to occur at the step portion of the metal shell with less corrosion potential. The corrosion potential of the metal case must be lower than that of the protective device to cause corrosion of the metal case.

Wenn das Metallgehäuse aus Kohlenstoffstahlmaterial besteht, ist es möglich, dass Korrosion an dem Metallgehäuse auftritt, wenn ein zu messendes Gas oder Wassertropfen in die Nähe des Flanschabschnitts der Schutzeinrichtung gelangt/gelangen. Der Gassensor gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist daher so aufgebaut, dass in dem Bereich vor dem Bundabschnitt des Gassensor-Elementes der minimale Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse kleiner ist als der minimale Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung und dem Gassensor-Element. Dadurch wird es dem gemessenen Gas oder Wassertropfen erschwert, in die Nähe des Flanschabschnitts der Schutzeinrichtung zu gelangen, so dass das Auftreten von Korrosion an dem Absatzabschnitt des Metallgehäuses verhindert wird, und die Position, an der Korrosion auftritt, so gesteuert wird, dass Korrosion an der Position vor dem Absatzabschnitt des Metallgehäuses auftritt.When the metal case is made of carbon steel material, it is possible for corrosion to occur on the metal case when a gas to be measured or water droplets come close to the flange portion of the protector. Therefore, the gas sensor according to the first aspect of the present invention is constructed such that in the area in front of the collar portion of the gas sensor element, the minimum clearance between the protector and the metal case is smaller than the minimum clearance between the protector and the gas sensor element. This makes it difficult for the measured gas or water drop to get close to the flange portion of the protector, so that corrosion is prevented from occurring at the shoulder portion of the metal case, and the position where corrosion occurs is controlled so that corrosion occurs of the position in front of the step portion of the metal shell occurs.

Das heißt, die Wassertropfen können beim Anbringen des Gassensors an dem Auspuff usw. an der Schutzeinrichtung haften. In diesem Fall tritt Korrosion in der Nähe des vorderen Endes des Metallgehäuses (niedrigeres Korrosionspotential) auf.That is, the water drops may stick to the protector when attaching the gas sensor to the exhaust pipe, etc. In this case, corrosion occurs near the front end of the metal case (lower corrosion potential).

Wenn das Abgas Wasser enthält, gelangt dieses Wasser in den Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse. Da der Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse bei der vorliegenden Erfindung kleiner ist, tritt Korrosion mit Sicherheit in der Nähe des vorderen Endes des Metallgehäuses (als Korrosionsschutzmaßnahme) auf. Dadurch wird das Metallgehäuse vor Korrosion in dem Kontaktbereich zwischen dem Flanschabschnitt (an der Seite des hinteren Endes) der Schutzeinrichtung und dem Absatzabschnitt des Metallgehäuses geschützt. Daher kann elektrische Leitung zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse (und damit elektrische Leitung zwischen der äußeren Elektrode (Zuleitung) des Gassensor-Elementes und dem Metallgehäuse) über einen langen Zeitraum gewährleistet werden.If the exhaust gas contains water, this water gets into the space between the protective device and the metal housing. In the present invention, since the clearance between the protector and the metal shell is smaller, corrosion is likely to occur in the vicinity of the front end of the metal shell (as an anti-corrosion measure). This protects the metal shell from corrosion in the contact area between the flange portion (on the rear end side) of the protector and the shoulder portion of the metal shell. Therefore, electrical conduction between the protector and the metal case (and hence electrical conduction between the outer electrode (lead wire) of the gas sensor element and the metal case) can be secured over a long period of time.

Des Weiteren ist die Schutzeinrichtung in dem Spalt zwischen dem Metallgehäuse und dem Gassensor-Element angeordnet, und der minimale Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung und dem Gassensor-Element ist größer als der minimale Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse. Bei der herkömmlichen Konstruktion, bei der der Spalt zwischen dem Metallgehäuse und dem Gassensor-Element kleiner ist, wird es dem zu messenden Gas erschwert, in Kontakt mit dem Gassensor-Element zu kommen. Mit der vorliegenden Erfindung kann jedoch dieses Problem umgangen werden und die Beeinträchtigung der Erfassungsgenauigkeit des Gassensors vermieden werden. Es kann auch verhindert werden, dass beim Befestigen des Gassensor-Elementes in dem Metallgehäuse das Gassensor-Element durch Kontakt mit dem Metallgehäuse Brüche oder Risse erhält.Furthermore, the protector is arranged in the gap between the metal case and the gas sensor element, and the minimum clearance between the protector and the gas sensor element is larger than the minimum clearance between the protector and the metal case. With the conventional construction in which the gap between the metal case and the gas sensor element is smaller, it is difficult for the gas to be measured to come into contact with the gas sensor element. However, with the present invention, this problem can be avoided and the deterioration of the detection accuracy of the gas sensor can be avoided. Also, when the gas sensor element is fixed in the metal case, the gas sensor element can be prevented from being broken or cracked by contact with the metal case.

Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der zylindrische Abschnitt der Schutzeinrichtung in das Metallgehäuse eingepresst. Das heißt, es ist kein Spalt zwischen dem zylindrischen Abschnitt der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse vorhanden. Selbst wenn das zu messenden Gas Wasser enthält, gelangt das Wasser nicht an die Rückseite des eingepressten Teils zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse, so dass mit Sicherheit Korrosion in der Nähe des vorderen Endes des Metallgehäuses, das sich vor dem eingepressten Abschnitt des Metallgehäuses befindet, (als Korrosionsschutzmaßnahme) verursacht wird. Dadurch wird das Metallgehäuse vor Korrosion in dem Kontaktteil zwischen dem Flanschabschnitt der Schutzeinrichtung und dem Absatzabschnitt des Metallgehäuses geschützt. Die Wassertropfen gelangen, selbst wenn sie an der Schutzeinrichtung haften, nicht an die Rückseite des eingepressten Teils zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse, so dass Korrosion in der Nähe des vorderen Endes des Metallgehäuses auftritt. Damit kann elektrische Leitung zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse (und damit elektrische Leitung zwischen der äußeren Elektrode (Zuleitung) des Gassensor-Elementes und dem Metallgehäuse) über einen längeren Zeitraum gewährleistet werden.According to the second aspect of the present invention, the cylindrical portion of the protector is press-fitted into the metal shell. That is, there is no gap between the cylindrical portion of the protector and the metal case. Even if the gas to be measured contains water, the water does not get to the back of the press-fitted part between the protector and the metal case, so corrosion in the vicinity of the front end of the metal case, which is in front of the press-fitted portion of the metal case, is certain to occur. (as a corrosion protection measure) is caused. Thereby, the metal shell is protected from corrosion in the contact part between the flange portion of the protector and the step portion of the metal shell. The waterdrops, even if they adhere to the protector, do not reach the back of the press-fit part between the protector and the metal shell, so that corrosion occurs near the front end of the metal shell. In this way, electrical conduction between the protective device and the metal housing (and thus electrical conduction between the outer electrode (supply line) of the gas sensor element and the metal housing) can be ensured over a longer period of time.

Wenn der zylindrische Abschnitt der Schutzeinrichtung in das Metallgehäuse eingepresst wird, ist der zylindrische Abschnitt der Schutzeinrichtung in Kontakt mit dem Metallgehäuse, so dass nicht nur elektrische Leitung zwischen dem Flanschabschnitt der Schutzeinrichtung und dem Absatzabschnitt des Metallgehäuses, sondern auch elektrische Leitung zwischen der Schutzeinrichtung und dem Metallgehäuse möglich ist. Dies bewirkt sichere elektrische Leitung durch die Zunahme der Fläche für elektrische Leitung.When the cylindrical portion of the protector is press-fitted into the metal shell, the cylindrical portion of the protector is in contact with the metal shell, so that not only electric conduction between the flange portion of the protector and the shoulder portion of the metal shell, but also electric conduction between the protector and the metal housing is possible. This achieves safe electrical conduction by increasing the area for electrical conduction.

Bei der vorliegenden Erfindung ist der Gassensor so aufgebaut, dass Wärme des Abgases auf die Schutzeinrichtung übertragen wird, das Gassensor-Element unter Verwendung von Strahlungswärme von der Schutzeinrichtung erwärmt wird und so das Gassensor-Element in einen aktiven Zustand (in dem Messungen der Sauerstoffkonzentration möglich sind) versetzt wird.In the present invention, the gas sensor is structured such that heat of the exhaust gas is transferred to the protector, the gas sensor element is heated using radiant heat from the protector, and the gas sensor element is brought into an active state (where measurements of oxygen concentration are possible are) is relocated.

Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Metallgehäuse von dem zylindrischen Abschnitt der Schutzeinrichtung in dem axialen Abschnitt beabstandet, in dem der Gewindeabschnitt an dem Metallgehäuse zum Befestigen an dem Auspuff usw. vorhanden ist. Dadurch ist es unwahrscheinlich, dass die Wärme der Schutzeinrichtung über das Metallgehäuse geleitet und nach außen abgestrahlt wird (d. h., es ist unwahrscheinlich, dass die Schutzeinrichtung gekühlt wird). Da das Gassensor-Element unter Verwendung der Wärme von der durch das Abgas erwärmten Schutzeinrichtung besser erwärmt werden kann, ist es möglich, Messungen der Sauerstoffkonzentration schnell zu beginnen.According to the third aspect of the present invention, the metal shell is spaced from the cylindrical portion of the protector in the axial portion where the threaded portion on the metal shell for attachment to the muffler and so on is provided. This makes it unlikely that the heat from the protective device will be conducted through the metal case and radiated outside (i.e. the protective device is unlikely to be cooled). Since the gas sensor element can be better heated using the heat from the protector heated by the exhaust gas, it is possible to start oxygen concentration measurements quickly.

Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Gassensor einen Aufbau ohne Heizelement. Der Gassensor ohne Heizelement ist so aufgebaut, dass Wärme des Abgases auf die Schutzeinrichtung übertragen wird, das Gassensor-Element unter Verwendung der Strahlungswärme von der Schutzeinrichtung erwärmt wird und so das Gassensor-Element in einen aktiven Zustand (in dem Messungen der Gaskonzentration möglich sind) versetzt wird. So kann das Gassensor-Element durch den Einsatz der oben beschriebenen Konstruktion effektiv erwärmt werden.According to the fourth aspect of the present invention, the gas sensor has a structure without a heater. The gas sensor without a heater is constructed such that heat from the exhaust gas is transferred to the protective device, the gas sensor element is heated using radiant heat from the protective device, and the gas sensor element is brought into an active state (where gas concentration measurements are possible). is transferred. Thus, the gas sensor element can be effectively heated by adopting the structure described above.

Figurenlistecharacter list

  • 1 ist eine axial weggeschnittene Ansicht einer Gassensoreinheit, die mit einem Gassensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. 1 12 is an axial cut-away view of a gas sensor unit equipped with a gas sensor according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 ist eine axial weggeschnittene Ansicht eines Gassensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 12 is an axial cut-away view of a gas sensor according to a second embodiment of the present invention.
  • 3 ist eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht eines Gassensor-Elementes des Gassensors. 3 12 is a partially cut-away front view of a gas sensor element of the gas sensor.
  • 4 ist eine Vorderansicht einer Schutzeinrichtung des Gassensors. 4 13 is a front view of a protector of the gas sensor.
  • 5 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des Gassensors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 12 is a partially enlarged sectional view of the gas sensor according to the first embodiment of the present invention.
  • 6 ist eine schematische Ansicht eines Musters eines Gassensors, das in einem Test eingesetzt wurde. 6 Fig. 12 is a schematic view of a sample gas sensor used in a test.
  • 7 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des Gassensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 12 is a partially enlarged sectional view of the gas sensor according to a second embodiment of the present invention.
  • 8 ist eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Beispiels des Standes der Technik. 8th Fig. 12 is a schematic view of a conventional example of the prior art.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.Exemplary embodiments of the present invention are described below with reference to the drawings.

Erste AusführungsformFirst embodiment

Die folgende erste Ausführungsform bezieht sich insbesondere auf eine Gassensoreinheit, die mit einem Gassensor ausgestattet ist.The following first embodiment particularly relates to a gas sensor unit equipped with a gas sensor.

Die Gassensoreinheit gemäß der ersten Ausführungsform enthält, wie unter Bezugnahme auf 1 zu sehen ist, einen zylindrischen Gassensor 1, der sich in der Richtung einer Achse O erstreckt, sowie eine Sensorkappe 5, die sich an einer Rückseite (in 1 obere Seite) des Gassensors 3 in der Richtung der Achse O befindet.The gas sensor unit according to the first embodiment includes, as referred to in FIG 1 is seen, a cylindrical gas sensor 1 extending in the direction of an axis O, and a sensor cap 5 extending at a rear (in 1 upper side) of the gas sensor 3 in the direction of the axis O.

Die Gassensoreinheit 1 wird hier als eine Sauerstoffsensoreinheit verwendet, die eingesetzt wird, indem sie an einem Auspuff (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Motorrades, angebracht wird, wobei ein vorderer Endteil des Gassensors 3 in das Innere des Auspuffs vorsteht, um die Konzentration von Sauerstoff in einem Abgas von dem Fahrzeug zu messen.The gas sensor unit 1 is used here as an oxygen sensor unit employed by being attached to a muffler (not shown) of a vehicle such as a motorcycle, with a front end part of the gas sensor 3 protruding into the inside of the muffler to to measure concentration of oxygen in an exhaust gas from the vehicle.

Die jeweiligen strukturellen Komponenten des Sensors werden im Folgenden ausführlich beschrieben. Es ist anzumerken, dass sich der Begriff „hintere/r“ in der folgenden Beschreibung auf eine Seite in Bezug auf die Richtung der Achse O bezieht, an der die Sensorkappe 5 angebracht ist, und der Begriff „vordere/r“ sich auf eine der hinteren Seite gegenüberliegende Seite bezieht.

  • a) Zunächst wird im Folgenden der Aufbau des Gassensors 3 beschrieben.
The respective structural components of the sensor are described in detail below. Note that in the following description, the term “rear” refers to a side with respect to the direction of the axis O to which the sensor cap 5 is attached, and the term “front” refers to one of the back side opposite side refers.
  • a) First, the structure of the gas sensor 3 is described below.

Der Gassensor 3 enthält in der vorliegenden Ausführungsform hauptsächlich ein Gassensor-Element 7, eine Keramikhülse 9, ein Anschlusselement 11 sowie ein Metallgehäuse 13. Dabei ist der Gassensor vom sogenannten heizelementlosen Typ, bei dem kein Heizelement zum Erwärmen bzw. Erhitzen des Gassensor-Elementes 7 vorhanden ist, und er ist so eingerichtet, dass er Messungen der Sauerstoffkonzentration ausführt, indem er das Gassensor-Element 7 unter Verwendung von Wärme des Abgases aktiviert.In the present embodiment, the gas sensor 3 mainly contains a gas sensor element 7, a ceramic sleeve 9, a connection element 11 and a metal housing 13. The gas sensor is of the so-called heating element-less type, in which there is no heating element for heating the gas sensor element 7 is present and is arranged to perform measurements of the oxygen concentration by activating the gas sensor element 7 using heat of the exhaust gas.

Bei dem Gassensor 3 ist das Metallgehäuse 13 zylindrisch geformt und besteht aus Kohlenstoffstahl, wie beispielsweise S17C. Das Metallgehäuse 13 hat einen konischen Absatzabschnitt 17, der um seinen gesamten Umfang herum ausgebildet ist und von einer Innenumfangsfläche des Metallgehäuses 13 so radial nach innen vorsteht, dass sein Durchmesser zur Vorderseite (untere Seite in 2) hin abnimmt, so dass der weiter unten erwähnte Bundabschnitt 15 des Gassensor-Elementes 7 auf dem Absatzabschnitt 17 aufliegen kann.In the gas sensor 3, the metal case 13 is cylindrical in shape and made of carbon steel such as S17C. The metal shell 13 has a tapered shoulder portion 17 formed around its entire circumference and protruding radially inward from an inner peripheral surface of the metal shell 13 so that its diameter toward the front (lower side in 2 ) decreases, so that the below-mentioned collar section 15 of the gas sensor element 7 can rest on the shoulder section 17 .

Das Metallgehäuse 13 weist einen an einer Außenumfangsfläche des vorderen Endteils desselben ausgebildeten Gewindeabschnitt 19 zum Befestigen des Gassensors an dem Auspuff auf. Des Weiteren ist ein Sechskantabschnitt 21 um die Außenumfangsfläche des Metallgehäuses 13 an einer hinteren Seite (obere Seite in 2) des Gewindeabschnitts 19 zum Eingriff mit einem Werkzeug ausgebildet, mit dem der Gewindeabschnitt 19 in den Auspuff eingeschraubt wird.The metal shell 13 has a threaded portion 19 formed on an outer peripheral surface of the front end portion thereof for fixing the gas sensor to the exhaust pipe. Furthermore, a hexagonal portion 21 is formed around the outer peripheral surface of the metal shell 13 on a rear side (upper side in Fig 2 ) of the threaded portion 19 designed to engage with a tool with which the threaded portion 19 is screwed into the exhaust.

Das Metallgehäuse 13 weist des Weiteren einen zylindrischen Abschnitt 23 auf, der an einer Seite des hinteren Endes desselben so ausgebildet ist, dass er einen hinteren Endteil des Gassensor-Elementes 7, die Keramikhülse 9 und dergleichen aufnimmt.The metal case 13 further has a cylindrical portion 23 formed on a rear end side thereof so as to receive a rear end part of the gas sensor element 7, the ceramic sleeve 9 and the like.

Das Gassensor-Element 7 enthält, wie unter Bezugnahme auf 3 zu sehen ist, einen Elementkörper 8 in Form eines mit Boden versehenen Zylinders, der aus sauerstoffionenleitendem Festelektrolytmaterial besteht, einen geschlossenen vorderen Endteil 25 aufweist und sich in der Richtung der Achse O erstreckt. Der Elementkörper 8 weist einen Bundabschnitt 15 auf, der um seinen gesamten Umfang herum ausgebildet ist und von einer Außenumfangsfläche des Elementkörpers 8 radial nach außen vorsteht.The gas sensor element 7 includes, as referred to in FIG 3 1, an element body 8 in the form of a bottomed cylinder made of oxygen ion conductive solid electrolyte material has a closed front end portion 25 and extends in the O-axis direction. The element body 8 has a collar portion 15 formed around its entire circumference and protruding radially outward from an outer peripheral surface of the element body 8 .

Ein typisches bekanntes Beispiel für das Festelektrolytmaterial des Elementkörpers 8 ist eine ZrO2-Festlösung, in der Y2O3 oder CaO in ZrO2 gelöst ist. Als Alternative dazu kann eine Festlösung aus ZrO2 mit einem Oxid eines beliebigen anderen Erdalkalimetalls oder Seltenerdmetalls als das Festelektrolytmaterial des Elementkörpers 8 eingesetzt werden. Die ZrO2-Festlösung kann des Weiteren HfO2 enthalten.A typical known example of the solid electrolyte material of the element body 8 is a ZrO 2 solid solution in which Y 2 O 3 or CaO is dissolved in ZrO 2 . Alternatively, a solid solution of ZrO 2 containing an oxide of any other alkaline earth metal or rare earth metal may be used as the solid electrolyte material of the element body 8 . The ZrO 2 solid solution may further contain HfO 2 .

In dem vorderen Endteil 25 des Gassensor-Elementes 7 ist eine äußere Elektrode 27 an der Außenumfangsfläche des Elementkörpers 8 angeordnet. Die äußere Elektrode 27 ist als eine poröse Elektrode aus Pt oder Pt-Legierung ausgebildet. Eine vertikale Zuleitung 29 ist aus Pt oder dergleichen an der Außenumfangsfläche des Elementkörpers 8 so ausgebildet, dass sie sich von der äußeren Elektrode 27 in der Richtung der Achse erstreckt. Eine ringförmige Zuleitung 31 (als die beanspruchte Zuleitung) ist aus Pt oder dergleichen an einer Seite einer nach vorn gewandten Fläche (untere Seite in 3) des Bundabschnitts 15 ausgebildet und ist mit der vertikalen Zuleitung 29 verbunden.In the front end part 25 of the gas sensor element 7, an outer electrode 27 is arranged on the outer peripheral surface of the element body 8. FIG. The outer electrode 27 is formed as a porous electrode made of Pt or Pt alloy. A vertical lead 29 made of Pt or the like is formed on the outer peripheral surface of the element body 8 so as to extend from the external electrode 27 in the direction of the axis. An annular lead 31 (as the claimed lead) is made of Pt or the like on a side of a front-facing surface (lower side in 3 ) of the collar portion 15 and is connected to the vertical lead 29 .

Des Weiteren ist eine innere Elektrode 33 an einer Innenumfangsfläche des Elementkörpers 8 des Gassensor-Elementes 7 ausgebildet. Die innere Elektrode 33 ist ebenfalls als eine poröse Elektrode aus Pt oder Pt-Legierung ausgebildet.Furthermore, an inner electrode 33 is formed on an inner peripheral surface of the element body 8 of the gas sensor element 7 . The inner electrode 33 is also formed as a porous electrode made of Pt or Pt alloy.

Die Keramikhülse 9 in 2 besteht aus isolierendem Keramikmaterial (wie beispielsweise Aluminiumoxid) in einer zylindrischen Form und wird zusammen mit Keramikpulver 37, das aus Talk besteht, in einem Zwischenraum zwischen dem Gassensor-Element 7 und dem Metallgehäuse 13 gehalten. Der Teil des Gassensor-Elementes 7, der sich hinter dem Bundabschnitt 15 befindet, wird von einem dicken vorderen Endabschnitt 35 der Keramikhülse 9 umschlossen.The ceramic sleeve 9 in 2 is made of insulating ceramic material (such as alumina) in a cylindrical shape and held in a space between the gas sensor element 7 and the metal case 13 together with ceramic powder 37 made of talc. The part of the gas sensor element 7 which is located behind the collar section 15 is surrounded by a thick front end section 35 of the ceramic sleeve 9 .

Das Anschlusselement 11 ist als ein zylindrischer Anschluss aus Metall ausgebildet, das in einem Innenraum 39 des Gassensor-Elementes 7 eingeführt ist und in Kontakt mit der inneren Elektrode 33 gebracht wird, um ein Ausgangssignal von dem Gassensor-Element 7 nach außen zu leiten. Das Anschlusselement 11 besteht beispielsweise aus Inconel (eingetragenes Warenzeichen von International Nickel Company, Großbritannien) und enthält einen Ausgangsseiten-Anschlussabschnitt 41, der an die Sensorkappe 5 angrenzt, einen Elementseiten-Anschlussabschnitt 43, der mit der inneren Elektrode 33 in Kontakt gebracht wird, sowie einen Anschluss-Verbindungsabschnitt 45, der diese Anschlussabschnitte 41 und 43 verbindet.

  • b) Im Folgenden werden die Hauptbestandteile des Gassensors 3 erläutert.
The terminal member 11 is formed as a cylindrical terminal made of metal, which is inserted into an inner space 39 of the gas sensor element 7 and in contact with the inner electrode 33 is brought to lead an output signal from the gas sensor element 7 to the outside. The terminal 11 is made of, for example, Inconel (registered trademark of International Nickel Company, Great Britain) and includes an output-side terminal portion 41 which abuts the sensor cap 5, an element-side terminal portion 43 which is brought into contact with the internal electrode 33, and a terminal connecting portion 45 connecting these terminal portions 41 and 43.
  • b) The main components of the gas sensor 3 are explained below.

In der vorliegenden ersten Ausführungsform enthält der Gassensor 3 eine Schutzeinrichtung 47 in einer länglichen Form, die aus rostfreiem Stahl (wie beispielsweise SUS 301 S) besteht und so angeordnet ist, dass sie den Teil des Gassensor-Elementes 7 abdeckt, der sich vor dem Bundabschnitt 15 befindet.In the present first embodiment, the gas sensor 3 includes a protector 47 in an elongated shape made of stainless steel (such as SUS 301S) and arranged so as to cover the part of the gas sensor element 7 forward of the collar portion 15 is located.

Die Schutzeinrichtung 47 ist im Wesentlichen zylindrisch geformt. Eine Vielzahl von Gaseinleitlöchern 49 zum Einleiten des Abgases in das Innere der Schutzeinrichtung 47 sind, wie in 4 dargestellt, in einem vorderen Teil der Schutzeinrichtung 47 ausgebildet. Die Schutzeinrichtung 47 enthält einen scheibenförmigen vorderen Endabschnitt 51, der sich an einer Seite des vorderen Endes derselben befindet, einen zylindrischen Abschnitt 53, der sich von dem vorderen Endabschnitt 51 nach hinten erstreckt, sowie einen ringförmigen Flanschabschnitt 57, der sich an einem hinteren Endteil des zylindrischen Abschnitts 53 befindet und radial nach außen und diagonal nach hinten vorsteht. Austrittslöcher 55 sind in dem vorderen Endabschnitt 51 ausgebildet (siehe 5).The protective device 47 is essentially cylindrical in shape. A plurality of gas introduction holes 49 for introducing the exhaust gas into the inside of the protector 47 are provided as in FIG 4 shown, formed in a front part of the protector 47. The protector 47 includes a disc-shaped front end portion 51 located on a front end side thereof, a cylindrical portion 53 extending rearward from the front end portion 51, and an annular flange portion 57 located at a rear end portion of the cylindrical portion 53 and protrudes radially outward and diagonally rearward. Escape holes 55 are formed in the front end portion 51 (see 5 ).

Das heißt, der Flanschabschnitt 57 der Schutzeinrichtung 47 wird in der vorliegenden Ausführungsform unter Druck zwischen einer nach vorn gewandten Fläche 59 des Bundabschnitts 15 des Gassensor-Elementes 7 und einer oberen Fläche 61 des Absatzabschnitts 17 des Metallgehäuses 13 gehalten, wie dies in 5 vergrößert dargestellt ist.That is, in the present embodiment, the flange portion 57 of the protector 47 is held under pressure between a front-facing surface 59 of the collar portion 15 of the gas sensor element 7 and an upper surface 61 of the step portion 17 of the metal case 13, as shown in FIG 5 is shown enlarged.

Die ringförmige Zuleitung 31 (und damit die äußere Elektrode, die elektrisch mit der ringförmigen Zuleitung 31 verbunden ist) des Gassensor-Elementes 7, die Schutzeinrichtung 47 und das Metallgehäuse 13 sind so elektrisch miteinander verbunden.The annular lead 31 (and hence the outer electrode which is electrically connected to the annular lead 31) of the gas sensor element 7, the protector 47 and the metal case 13 are thus electrically connected to each other.

Des Weiteren ist die Schutzeinrichtung 47 in das Metallgehäuse 13 eingepresst. Das heißt, der zylindrische Abschnitt 53 der Schutzeinrichtung 47 ist in einem Einpress- bzw. Presspassabschnitt 54 des Metallgehäuses 13 eingepresst. Der Einpressabschnitt 54 steht in einer Ringform von der Innenumfangsfläche des Metallgehäuses 13 zur Achsenseite hin vor und ermöglicht engen Kontakt zwischen dem zylindrischen Abschnitt 53 und dem Metallgehäuse 13. Die axiale Länge des Einpressabschnitts 54 ist beispielsweise auf 1,5 mm festgelegt.Furthermore, the protective device 47 is pressed into the metal housing 13 . That is, the cylindrical portion 53 of the protector 47 is press-fitted into a press-fitting portion 54 of the metal shell 13 . The press-fit portion 54 protrudes in an annular shape from the inner peripheral surface of the metal shell 13 toward the axis side and allows close contact between the cylindrical portion 53 and the metal shell 13. The axial length of the press-fit portion 54 is set to 1.5 mm, for example.

Der zylindrische Raum zwischen der Außenumfangsfläche des Gassensor-Elementes 7 und der Innenumfangsfläche des Metallgehäuses 13 wird durch den zylindrischen Abschnitt 53 der Schutzeinrichtung 47 in einen inneren zylindrischen Raum 63 und einen äußeren zylindrischen Raum 65 unterteilt.The cylindrical space between the outer peripheral surface of the gas sensor element 7 and the inner peripheral surface of the metal shell 13 is partitioned by the cylindrical portion 53 of the protector 47 into an inner cylindrical space 63 and an outer cylindrical space 65 .

In einem axialen Bereich (Bereich T in 5), in dem der Gewindeabschnitt 19 des Metallgehäuses 13 vorhanden ist, sind die Außenumfangsfläche der Schutzeinrichtung 47 und die Innenumfangsfläche des Metallgehäuses 13 durch den äußeren Raum 65 voneinander beabstandet.In an axial area (area T in 5 ) in which the threaded portion 19 of the metal shell 13 is provided, the outer peripheral surface of the protector 47 and the inner peripheral surface of the metal shell 13 are spaced from each other by the outer space 65 .

Des Weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform ein minimaler Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13 (d. h., ein minimaler Zwischenraum des äußeren Raums 65) kleiner als ein minimaler Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Gassensor-Element 7 (d. h., ein minimales lichtes Maß des inneren Raums 63) in einem Bereich (Bereich H in 5) vor dem Bundabschnitt 15 (d. h., vor dem vorderen Ende des Bundabschnitts 15).Furthermore, in the present embodiment, a minimum clearance between the protector 47 and the metal case 13 (ie, a minimum clearance of the outer space 65) is smaller than a minimum clearance between the protector 47 and the gas sensor element 7 (ie, a minimum clear Measurement of inner space 63) in an area (Area H in 5 ) in front of the collar portion 15 (ie, in front of the front end of the collar portion 15).

Das heißt, ein minimaler Zwischenraum W2 zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13 (z. B. 0 mm) ist kleiner als ein minimaler Zwischenraum W1 zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Gassensor-Element 7 (z. B. 0,35 mm), wie dies in der Zeichnung vergrößert dargestellt ist.That is, a minimum clearance W2 between the protector 47 and the metal case 13 (e.g., 0 mm) is smaller than a minimum clearance W1 between the protector 47 and the gas sensor element 7 (e.g., 0.35 mm). , as shown enlarged in the drawing.

In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der minimalen Zwischenraum W2 0 mm, da der zylindrische Abschnitt 53 der Schutzeinrichtung 47 in das Metallgehäuse 13 eingepresst ist.In the present embodiment, since the cylindrical portion 53 of the protector 47 is press-fitted into the metal case 13, the minimum clearance W2 is 0 mm.

In der vorliegenden Ausführungsform liegen sowohl der minimale Abstand W1 zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Gassensor-Element 7 als auch der minimale Zwischenraum W2 zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13 an Positionen, die dem vorderen Ende des Bundabschnitts 15 entsprechen. Die Positionen der minimalen Zwischenräume W1 und W2 sind jedoch nicht auf diese Positionen beschränkt.

  • c) Im Folgenden wird der Aufbau der Sensorkappe 5 kurz beschrieben.
In the present embodiment, both the minimum distance W1 between the protector 47 and the gas sensor element 7 and the minimum clearance W2 between the protector 47 and the metal case 13 are at positions close to the front end of the collar portion 15 match. However, the positions of the minimum clearances W1 and W2 are not limited to these positions.
  • c) The structure of the sensor cap 5 is briefly described below.

Die Sensorkappe 5 enthält, wie unter erneuter Bezugnahme auf 1 zu sehen ist, hauptsächlich einen Kappenanschluss 67, ein Abdeckungselement 69, eine Zuleitung 71 sowie ein Filterelement 73.Referring again to FIG 1 can be seen, mainly a cap connection 67, a cover element 69, a supply line 71 and a filter element 73.

Der Kappenanschluss 67 wird in der Zeichnung von oben so aufgesetzt, dass ein hinterer Endabschnitt der Keramikhülse 9 darin aufgenommen wird. Der Kappenanschluss 67 besteht beispielsweise aus rostfreiem Stahl (beispielsweise SUS 310S) und wird hergestellt, indem ein Plattenmaterial in eine im Wesentlichen doppelt zylindrische Form gebracht wird.The cap terminal 67 is put on from above in the drawing so that a rear end portion of the ceramic sleeve 9 is received therein. The cap terminal 67 is made of, for example, stainless steel (e.g., SUS 310S), and is manufactured by forming a plate material into a substantially double-cylindrical shape.

Der Kappenanschluss 67 enthält einen plattenförmigen ringartigen Abschnitt 75 koaxial zu der Achse A, einen Halte- bzw. Aufnahmeabschnitt 77, der von einem Außenumfangsrand des ringförmigen Abschnitts 75 zu einer Seite (untere Seite in der Zeichnung) in der Richtung der Achse O hin vorsteht, sowie einen zylindrischen Einführabschnitt 79, der von einem Innenumfangsrand des ringförmigen Abschnitts 75 zur gleichen Seite wie der der Halteabschnitt 77 vorsteht.The cap terminal 67 includes a plate-shaped annular portion 75 coaxial with the axis A, a receiving portion 77 protruding from an outer peripheral edge of the annular portion 75 toward one side (lower side in the drawing) in the axis O direction, and a cylindrical insertion portion 79 projecting from an inner peripheral edge of the annular portion 75 to the same side as that of the holding portion 77.

Das Abdeckungselement 69 ist so eingerichtet, dass es den Kappenanschluss 67 abdeckt und aufnimmt, und es wird hergestellt, indem isolierender Fluorkautschuk in eine hohle Form gebracht wird, die einen Kappenanschluss-Aufnahmeraum 81 zum Aufnehmen des Kappenanschlusses 67 aufweist.The cover member 69 is configured to cover and accommodate the cap terminal 67 and is made by forming insulating fluororubber into a hollow shape having a cap terminal accommodating space 81 for accommodating the cap terminal 67 .

Das Abdeckungselement 69 weist eine Verbindungsöffnung 83 auf, die sich an der unteren Seite in der Zeichnung öffnet und beim Zusammensetzen der Gassensoreinheit 1 den Kappenanschluss 67 sowie den hinteren Endabschnitt der Keramikhülse 9 umschließt. Das Abdeckungselement 69 weist des Weiteren eine Filteröffnung zum Aufnehmen des Filterelementes 73 sowie eine Zuleitungsöffnung 67 zum Aufnehmen der Zuleitung 71 auf.The cover member 69 has a connection hole 83 which opens at the lower side in the drawing and encloses the cap terminal 67 and the rear end portion of the ceramic sleeve 9 when the gas sensor unit 1 is assembled. The cover element 69 also has a filter opening for accommodating the filter element 73 and a supply line opening 67 for accommodating the supply line 71 .

Das Filterelement 73 besteht aus durchgehend porösem PTFE mit einer Vielzahl von Poren, so dass die Luft durch das Filterelement 73 hindurch tritt und über den Kappenanschluss-Aufnahmeraum 81 in den Innenraum 39 des Gassensor-Elementes 7 strömt.The filter element 73 consists of continuously porous PTFE with a large number of pores, so that the air passes through the filter element 73 and flows via the cap connection receiving space 81 into the inner space 39 of the gas sensor element 7 .

Die Zuleitung 71 weist einen Kerndraht und eine auf den Kerndraht aufgebrachte Umhüllung auf. Ein vorderer Endabschnitt der Zuleitung 71 ist zu der Verbindungsöffnung 83 hin gerichtet und wird von einem Quetschabschnitt 89 eines Zuleitungs-Fixierelementes 88 gequetscht.The lead 71 has a core wire and a coating applied to the core wire. A front end portion of the lead wire 71 faces the connection hole 83 and is pinched by a pinch portion 89 of a lead fixing member 88 .

Das Zuleitungs-Fixierelement 88 ist im Wesentlichen zylindrisch geformt und weist zusätzlich zu dem Quetschabschnitt 89 einen Umhüllungs-Fixierabschnitt 91, der so eingerichtet ist, dass die Zuleitung (Umhüllung) darin fixiert wird, sowie einen Eingriffsabschnitt 93 auf, der mit einer Innenwand des Einführabschnitts 77 des Kappenanschlusses 67 in Eingriff ist. Das Zuleitungs-Fixierelement 88 wird in eine axiale Mittelöffnung 88 des Kappenanschlusses 67 eingepresst und dadurch integral darin angebracht.The lead fixing member 88 is formed into a substantially cylindrical shape and has, in addition to the crimping portion 89, a sheath fixing portion 91 adapted to fix the lead (sheath) therein and an engaging portion 93 engaged with an inner wall of the insertion portion 77 of the cap terminal 67 is engaged. The lead fixing member 88 is press-fitted into an axial center hole 88 of the cap terminal 67 and is thereby integrally fitted therein.

So wird die Sensorkappe 5 an der hinteren Seite des Gassensors 3 angebracht, indem der Kappenanschluss 67 zusammen mit dem Zuleitungs-Fixierelement 88 auf den hinteren Endteil des Gassensor-Elementes 7 aufgesetzt wird und damit der Kappenanschluss 67 elektrisch mit dem Anschlusselement 11 (mit dem die innere Elektrode 33 des Gassensor-Elementes 7 in Kontakt gehalten wird) verbunden wird.Thus, the sensor cap 5 is attached to the rear side of the gas sensor 3 by fitting the cap terminal 67 together with the lead fixing member 88 onto the rear end portion of the gas sensor element 7, thereby electrically connecting the cap terminal 67 to the terminal member 11 (to which the inner electrode 33 of the gas sensor element 7 is kept in contact) is connected.

Das Anschlusselement 11 wird so über den Kappenanschluss 67 und das Zuleitungs-Fixierelement 88 mit der Zuleitung 71 verbunden, so dass das Ausgangssignal von der inneren Elektrode 33 des Gassensor-Elementes 7 des Gassensors 3 über die Zuleitung 71 zu einer externen Einrichtung (z. B. einer Motorsteuereinheit (ECU)) übertragen werden kann.

  • d) Im Folgenden wird das Verfahren zum Herstellen der Gassensoreinheit 1 kurz erläutert.
The terminal 11 is connected to the lead 71 via the cap terminal 67 and the lead fixing member 88 so that the output signal from the inner electrode 33 of the gas sensor element 7 of the gas sensor 3 is transmitted to an external device (e.g .an engine control unit (ECU)).
  • d) The method for manufacturing the gas sensor unit 1 is briefly explained below.

Zunächst wird die Schutzeinrichtung 47, wie dies in 1 dargestellt ist, von oben über Loch 97 des Metallgehäuses 13 axial mittig eingeführt. Dabei wird die Schutzeinrichtung 47 eingepresst, bis der Flanschabschnitt 57 der Schutzeinrichtung 47 in Kontakt mit dem Absatzabschnitt 17 des Metallgehäuses 13 kommt. Des Weiteren wird der zylindrische Abschnitt 53 der Schutzeinrichtung 47 in das Metallgehäuse 13 eingepresst.First, the protective device 47, as shown in 1 is shown, inserted axially centrally from above through hole 97 of the metal housing 13 . At this time, the protector 47 is pressed in until the flange portion 57 of the protector 47 comes into contact with the shoulder portion 17 of the metal case 13 . Furthermore, the cylindrical section 53 of the protective device 47 is pressed into the metal housing 13 .

Dann wird das Gassensor-Element 7 mit der äußeren und der inneren Elektrode 27 und 33 in das Durchgangsloch 97 des Metallgehäuses 13 eingeführt, bis der Bundabschnitt 15 des Gassensor-Elementes 7 mit dem Flanschabschnitt 57 der Schutzeinrichtung 47 in Kontakt kommt. Dadurch wird die ringförmige Zuleitung 31 an der Fläche 59 an der unteren Seite des Bundabschnitts 15 mit dem Flanschabschnitt 57 in Kontakt gebracht und elektrisch verbunden (siehe 5).Then, the gas sensor element 7 having the outer and inner electrodes 27 and 33 is inserted into the through hole 97 of the metal case 13 until the collar portion 15 of the gas sensor element 7 comes into contact with the flange portion 57 of the protector 47. Thereby, the annular lead 31 is brought into contact with the flange portion 57 at the surface 59 on the lower side of the collar portion 15 and is electrically connected (see FIG 5 ).

Der Spalt zwischen dem Metallgehäuse 13 und dem Gassensor-Element 7 wird anschließend mit einer vorgegebenen Menge an Keramikpulver 37 gefüllt.The gap between the metal case 13 and the gas sensor element 7 is then filled with a predetermined amount of ceramic powder 37 .

Anschließend wird die Keramikhülse 9 so eingeführt, dass der vordere Endabschnitt 35 der Keramikhülse 9 zwischen dem Gassensor-Element 7 und dem Metallgehäuse 13 positioniert und mit dem Keramikpulver 37 in Kontakt gebracht wird.Then, the ceramic sleeve 9 is inserted so that the front end portion 35 of the ceramic sleeve 9 is positioned between the gas sensor element 7 and the metal case 13 and brought into contact with the ceramic powder 37 .

Die Keramikhülse 9 wird zur Vorderseite hin gepresst. In diesem gepressten Zustand wird das Metallgehäuse 13 mit einem Quetsch- bzw. Crimp-Abschnitt 99 desselben (siehe 1) gequetscht, wobei ein Quetsch- bzw. Crimp-Ring 101 (siehe 1) zwischen dem Crimp-Abschnitt 99 und der Keramikhülse 9 angeordnet ist, so dass die oben beschriebenen strukturellen Komponenten des Sensors aneinander befestigt werden.The ceramic sleeve 9 is pressed toward the front. In this pressed state, the metal shell 13 is crimped with a crimping portion 99 thereof (see FIG 1 ) squeezed, with a squeeze or crimp ring 101 (see 1 ) is interposed between the crimping portion 99 and the ceramic sleeve 9 so that the structural components of the sensor described above are fixed together.

Weiterhin wird das Anschlusselement 11 in das Innere der Keramikhülse 9 und das Gassensor-Element 7 eingeführt. Der Elementseiten-Anschlussabschnitt 43 des Anschlusselementes 11 wird elektrisch mit der inneren Elektrode 33 verbunden, indem der Elementseiten-Anschlussabschnitt 43 in das Gassensor-Element 7 eingeführt wird und dabei der Durchmesser des Elementseiten-Anschlussabschnitts 43 elastisch verringert wird. Gleichzeitig wird der Ausgangsseiten-Anschlussabschnitt 41 des Anschlusselementes 11 nach vorn gepresst, so dass ein zungenförmiger Anschlag 103 des Anschlussabschnitts 41 (siehe 1) in Kontakt mit einer hinteren Endfläche der Keramikhülse 9 gebracht wird. Damit ist der Gassensor 3 fertiggestellt.Furthermore, the connection element 11 is inserted into the interior of the ceramic sleeve 9 and the gas sensor element 7 . The element-side terminal portion 43 of the terminal member 11 is electrically connected to the internal electrode 33 by inserting the element-side terminal portion 43 into the gas sensor element 7 while elastically reducing the diameter of the element-side terminal portion 43 . At the same time, the output-side terminal portion 41 of the terminal member 11 is pressed forward so that a tongue-shaped stopper 103 of the terminal portion 41 (see 1 ) is brought into contact with a rear end surface of the ceramic sleeve 9. The gas sensor 3 is thus completed.

Anschließend werden der Gassensor 3 und die Sensorkappe 5 zu der Gassensoreinheit 1 zusammengesetzt, indem die Sensorkappe 5 auf den hinteren Endteil des Gassensors 3 aufgesetzt wird und der Kappenanschluss 67 in das Anschlusselement 11 eingepasst wird.

  • e) Im Folgenden werden die Effekte der vorliegenden Ausführungsform mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert.
Then, the gas sensor 3 and the sensor cap 5 are assembled into the gas sensor unit 1 by fitting the sensor cap 5 onto the rear end portion of the gas sensor 3 and fitting the cap terminal 67 into the terminal member 11 .
  • e) The following explains the effects of the present embodiment having the structure described above.

In der vorliegenden Ausführungsform besteht das Metallgehäuse 13 aus Kohlenstoffstahl S17C, so dass die Kosten für das Metallgehäuse 13 gegenüber herkömmlichen Metallgehäusen aus rostfreiem Stahl reduziert werden können. Des Weiteren besteht die Schutzeinrichtung 47 aus rostfreiem Stahl SUS 310A, und der Flanschabschnitt 57 der Schutzeinrichtung 47 wird zwischen dem Bundabschnitt 15 des Gassensor-Elementes 7 und dem Absatzabschnitt 17 des Metallgehäuses 13 gehalten. Dadurch ist das Korrosionspotential des Metallgehäuses 13 geringer als das der Schutzeinrichtung 47, so dass Korrosion an den Positionen zwischen dem Metallgehäuse 13 und der Schutzeinrichtung 47 wahrscheinlicher in dem Absatzabschnitt 17 des Metallgehäuses 13 mit niedrigem Korrosionspotential auftritt.In the present embodiment, the metal case 13 is made of carbon steel S17C, so the cost of the metal case 13 can be reduced compared to conventional metal cases made of stainless steel. Further, the protector 47 is made of SUS 310A stainless steel, and the flange portion 57 of the protector 47 is held between the flange portion 15 of the gas sensor element 7 and the shoulder portion 17 of the metal case 13 . Thereby, the corrosion potential of the metal shell 13 is lower than that of the protector 47, so that corrosion at the positions between the metal shell 13 and the protector 47 is more likely to occur in the step portion 17 of the metal shell 13 having a low corrosion potential.

Des Weiteren ist der minimale Zwischenraum W2 zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13 in der vorliegenden Ausführungsform kleiner als der minimale Abstand W1 zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Gassensor-Element 7 in dem Bereich H vor dem Bundabschnitt 15 des Gassensor-Elementes 7 in der Richtung der Achse O. Dadurch wird es dem zu messenden Gas oder Wassertropfen erschwert, in die Nähe des Flanschabschnitts 57 der Schutzeinrichtung 47b zu gelangen, so dass das Auftreten von Korrosion in dem Absatzabschnitt 17 des Metallgehäuses 13 verhindert wird und die Position, an der Korrosion auftritt, so gesteuert wird, dass Korrosion an einer Position vor dem Absatzabschnitt 17 des Metallgehäuses 13 auftritt.Furthermore, the minimum clearance W2 between the protector 47 and the metal shell 13 in the present embodiment is smaller than the minimum clearance W1 between the protector 47 and the gas sensor element 7 in the area H in front of the collar portion 15 of the gas sensor element 7 in FIG Direction of the axis O. This makes it difficult for the gas or water drop to be measured to get close to the flange portion 57 of the protector 47b, so that the occurrence of corrosion in the step portion 17 of the metal case 13 is prevented and the position where corrosion occurs is controlled so that corrosion occurs at a position in front of the step portion 17 of the metal shell 13.

Das heißt, die Wassertropfen können beim Einsatz der Gassensoreinheit 1 aufgrund der Anbringung an dem Auspuff an der Schutzeinrichtung 47 haften. In diesem Fall tritt Korrosion in der Nähe des vorderen Endes des Metallgehäuses 13 (niedrigeres Korrosionspotential) auf.That is, when the gas sensor unit 1 is used, the water drops may adhere to the protector 47 due to attachment to the exhaust pipe. In this case, corrosion occurs near the front end of the metal shell 13 (lower corrosion potential).

Wenn das Abgas Wasser enthält, gelangt dieses Wasser in den Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13. Da der minimale Zwischenraum W2 zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13 bei der vorliegenden Ausführungsform kleiner ist, tritt Korrosion mit Sicherheit in der Nähe des vorderen Endes des Metallgehäuses 13 (als Korrosionsschutzmaßnahme) auf. Dadurch wird das Metallgehäuses 13 vor Korrosion an dem Kontaktteil zwischen dem Flanschabschnitt 57 der Schutzeinrichtung 47 an der Seite des hinteren Endes und dem Absatzabschnitt 17 des Metallgehäuses 13 geschützt.When the exhaust gas contains water, this water enters the gap between the protector 47 and the metal shell 13. Since the minimum gap W2 between the protector 47 and the metal shell 13 is smaller in the present embodiment, corrosion is certain to occur near the front End of the metal housing 13 (as a measure to prevent corrosion). This protects the metal shell 13 from corrosion at the contact part between the flange portion 57 the protector 47 on the rear end side and the shoulder portion 17 of the metal shell 13.

Daher kann elektrische Leitung zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13 (und damit elektrische Leitung zwischen der äußeren Elektrode 37 (ringförmige Zuleitung 31) des Gassensor-Elementes 7 und dem Metallgehäuse 13) über einen langen Zeitraum gewährleistet werden.Therefore, electrical conduction between the protector 47 and the metal case 13 (and hence electrical conduction between the outer electrode 37 (annular lead 31) of the gas sensor element 7 and the metal case 13) can be secured for a long period of time.

Des Weiteren ist die Schutzeinrichtung 47 in dem Spalt zwischen dem Metallgehäuse 13 und dem Gassensor-Element 7 angeordnet, und der minimale Zwischenraum W1 zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Gassensor-Element 7 ist größer als der minimale Zwischenraum W2 zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13. Bei der herkömmlichen Konstruktion, bei der der Spalt zwischen dem Metallgehäuse und dem Gassensor-Element kleiner ist, wird es dem zu messenden Gas erschwert, in Kontakt mit dem Gassensor-Element zu kommen. In der vorliegenden Ausführungsform kann dieses Problem jedoch umgangen werden, und kann die Verringerung der Erfassungsgenauigkeit des Gassensors verhindert werden. Des Weiteren kann verhindert werden, dass das Gassensor-Element beim Befestigen des Gassensor-Elementes in dem Metallgehäuse durch Kontakt mit dem Metallgehäuse Brüche oder Risse erhält.Furthermore, the protector 47 is arranged in the gap between the metal shell 13 and the gas sensor element 7, and the minimum clearance W1 between the protector 47 and the gas sensor element 7 is larger than the minimum clearance W2 between the protector 47 and the metal shell 13. With the conventional construction in which the gap between the metal case and the gas sensor element is smaller, it is difficult for the gas to be measured to come into contact with the gas sensor element. However, in the present embodiment, this problem can be circumvented, and the lowering of the detection accuracy of the gas sensor can be prevented. Furthermore, when the gas sensor element is fixed in the metal case, the gas sensor element can be prevented from being broken or cracked by contact with the metal case.

Es ist kein Zwischenraum W2 zwischen dem zylindrischen Abschnitt 53 der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13 vorhanden, da der zylindrische Abschnitt 53 der Schutzeinrichtung 47 teilweise in das Metallgehäuse 13 eingepresst wird. Selbst wenn das zu messende Gas Wasser enthält, gelangt das Wasser nicht hinter den Presspassabschnitt 54 zwischen der Schutzeinrichtung 45 und dem Metallgehäuse 13, so dass Korrosion mit Sicherheit in der Nähe des vorderen Endes des Metallgehäuses 13 (als Korrosionsschutzmaßnahme) auftritt, das sich vor dem Einpressabschnitt 54 befindet. Dadurch wird das Metallgehäuses 13 vor Korrosion in dem Kontaktteil zwischen dem Flanschabschnitt 57 der Schutzeinrichtung 47 und dem Absatzabschnitt 17 des Metallgehäuses 13 geschützt. Die Wassertropfen gelangen, selbst wenn sie an der Schutzeinrichtung 47 haften, nicht hinter den Einpressabschnitt 54 zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13, so dass Korrosion in der Nähe des vorderen Endes des Metallgehäuses 13 auftritt. Damit kann elektrische Leitung zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13 (und damit elektrische Leitung zwischen der äußeren Elektrode 27 und dem Metallgehäuse 13) über einen längeren Zeitraum gewährleistet werden.There is no clearance W2 between the cylindrical portion 53 of the protector 47 and the metal shell 13 because the cylindrical portion 53 of the protector 47 is partially press-fitted into the metal shell 13 . Even if the gas to be measured contains water, the water does not get behind the press-fitting portion 54 between the protector 45 and the metal shell 13, so that corrosion is certain to occur near the front end of the metal shell 13 (as an anti-corrosion measure) located in front of the Press-in section 54 is located. Thereby, the metal shell 13 is protected from corrosion in the contact part between the flange portion 57 of the protector 47 and the shoulder portion 17 of the metal shell 13 . The waterdrops, even if they adhere to the protector 47, do not get past the press-in portion 54 between the protector 47 and the metal shell 13, so that corrosion occurs in the vicinity of the front end of the metal shell 13. In this way, electrical conduction between the protective device 47 and the metal housing 13 (and thus electrical conduction between the outer electrode 27 and the metal housing 13) can be ensured over a longer period of time.

Da der zylindrische Abschnitt 53 der Schutzeinrichtung 47 in das Metallgehäuse 13 eingepresst wird, ist der zylindrische Abschnitt 53 der Schutzeinrichtung 47 in Kontakt mit dem Metallgehäuse 13, so dass nicht nur elektrische Leitung zwischen dem Flanschabschnitt 57 der Schutzeinrichtung 47 und dem Absatzabschnitt 17 des Metallgehäuses 13, sondern auch elektrische Leitung zwischen der Schutzeinrichtung 47 und dem Metallgehäuse 13 zugelassen wird. Dies bewirkt sichere elektrische Leitung durch eine Vergrößerung der elektrischen Leitfläche.Since the cylindrical portion 53 of the protector 47 is press-fitted into the metal shell 13, the cylindrical portion 53 of the protector 47 is in contact with the metal shell 13, so that not only electrical conduction between the flange portion 57 of the protector 47 and the shoulder portion 17 of the metal shell 13 , but also electrical conduction between the protective device 47 and the metal housing 13 is allowed. This ensures reliable electrical conduction by enlarging the electrical conducting surface.

In der vorliegenden Ausführungsform ist das Metallgehäuse 13 in dem axialen Bereich T von dem zylindrischen Abschnitt 53 der Schutzeinrichtung 47 entfernt, in dem der Gewindeabschnitt 19 an dem Metallgehäuse 13 zum Befestigen an dem Auspuff usw. vorhanden ist. Dadurch ist es unwahrscheinlich, dass Wärme der Schutzeinrichtung 47 über das Metallgehäuse 13 geleitet und an den Auspuff abgestrahlt wird. Da das Gassensor-Element 7 unter Nutzung von Wärme von der durch das Abgas erhitzten Schutzeinrichtung 47 besser erwärmt werden kann, ist es möglich, Messungen der Sauerstoffkonzentration schnell zu beginnen.In the present embodiment, the metal shell 13 is removed in the axial range T from the cylindrical portion 53 of the protector 47 in which the threaded portion 19 on the metal shell 13 for attachment to the muffler and so on is provided. As a result, heat from the protector 47 is unlikely to be conducted through the metal shell 13 and radiated to the exhaust. Since the gas sensor element 7 can be better heated using heat from the protector 47 heated by the exhaust gas, it is possible to start measurements of the oxygen concentration quickly.

Des Weiteren hat der Gassensor 3 einen Aufbau ohne Heizelement. Das Gassensor 3 ohne Heizelement ist so aufgebaut, dass Wärme des Abgases zu der Schutzeinrichtung 47 übertragen wird, das Gassensor-Element 7 unter Nutzung von Strahlungswärme von der Schutzeinrichtung 47 erhitzt wird und damit das Gassensor-Element 7 in einen aktiven Zustand (in dem Messungen der Sauerstoffkonzentration möglich sind) gebracht wird. Es ist damit möglich, das Gassensor-Element 7 durch den Einsatz der oben beschriebenen Konstruktion effektiv zu erhitzen.

  • f) Im Folgenden wird ein Test zum Verifizieren der Effekte der vorliegenden Erfindung erläutert.
Furthermore, the gas sensor 3 has a structure without a heating element. The gas sensor 3 without a heater is structured such that heat of the exhaust gas is transmitted to the protector 47, the gas sensor element 7 is heated using radiant heat from the protector 47, and the gas sensor element 7 is brought into an active state (in which measurements of the oxygen concentration are possible). It is thus possible to effectively heat the gas sensor element 7 by employing the construction described above.
  • f) A test for verifying the effects of the present invention will be explained below.

In dem Test wurden Gassensor-Muster 111 jeweils mit dem gleichen Aufbau wie dem der oben beschriebenen Ausführungsform als Testmuster (Beispiel 1 und 2) gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt, wobei Materialien eines Metallgehäuses und einer Schutzeinrichtung, so variiert wurden, wie dies in Tabelle 1 dargestellt ist.In the test, gas sensor samples 111 each having the same structure as that of the embodiment described above were manufactured as test samples (Examples 1 and 2) according to the present invention, with materials of a metal case and a protector varied as shown in Table 1 is shown.

Des Weiteren wurden Gassensor-Muster jeweils auf herkömmliche Weise (siehe 8) als Testmuster (Vergleichsbeispiel 1 und 2) außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung hergestellt, indem eine Ringdichtung (aus SUS 430 bestehend) zwischen einem Gassensor-Element und einem Metallgehäuse angeordnet wurde.Furthermore, gas sensor samples were each conventionally (see 8th ) as a test sample (Comparative Examples 1 and 2) outside the scope of the present invention was prepared by arranging a ring gasket (consisting of SUS 430) between a gas sensor element and a metal case.

Bei jedem Testmuster wurde eine vertikale Zuleitung so ausgebildet, dass sie von einer äußeren Elektrode zu einem hinteren Ende des Gassensor-Elementes verlief, und es wurde kein Anschlusselement angeschlossen.In each test sample, a vertical lead was formed so as to extend from an outer electrode to a rear end of the gas sensor element, and no terminal was connected.

Zunächst wurden alle der Gassensor-Muster 111 auf den Widerstand zwischen der äußeren Elektrode (vertikale Zuleitung) und des Metallgehäuses (als dem Anfangswiderstand) getestet. Die Ergebnisse des Tests sind in Tabelle 1 dargestellt.First, all of the gas sensor samples 111 were tested for the resistance between the outer electrode (vertical lead) and the metal case (as the initial resistance). The results of the test are shown in Table 1.

Eine zylindrische Kappe 115 (mit einem geschlossenen vorderen Ende), die aus Aluminium bestand, wurde dann durch Aufschrauben auf einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 113 an der Vorderseite jedes der Gassensor-Muster 111 befestigt, wie dies in 6 dargestellt ist. Dabei wurde ein Raum 117 im Inneren der Kappe 115 mit einer wässrigen Essigsäurelösung mit einem pH-Wert von 2 gefüllt.A cylindrical cap 115 (with a closed front end) made of aluminum was then screwed onto a threaded portion 113 on the front of each of the gas sensor samples 111, as shown in FIG 6 is shown. At this time, a space 117 inside the cap 115 was filled with an aqueous solution of acetic acid having a pH of 2.

Die entstandene Musteranordnung wurde in einen Ofen eingelegt. Die Temperatur des Ofens wurde auf 150°C erhöht. Die Musteranordnung wurde über 100 Stunden auf dieser Erwärmungstemperatur gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt.The resulting pattern assembly was placed in an oven. The temperature of the oven was increased to 150°C. The pattern assembly was held at this heating temperature for over 100 hours and then cooled to room temperature.

Die Musteranordnung wurde aus dem Ofen entnommen. Nachdem die Kappe 115 von dem Gassensor-Muster 111 entfernt worden war, wurde das Gassensor-Muster 111 erneut auf den Widerstand zwischen der äußeren Elektrode (vertikale Zuleitung) und dem Metallgehäuse (als dem Widerstand nach dem Haltbarkeitstest) getestet. Die Testergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 Schutzeinrichtung (Material) Metallgehäuse (Material) Anfangswiderstand [Ω] Widerstand nach Haltbarkeitstest [Ω] Leitfähigkeit Aufbau Vergleichsbeispiel 1 SUS 310S SUS 430 0,3 0,61 ○ 8 Vergleichsbeispiel 2 ↑ S17C 0,29 unendlich × 8 Beispiel 1 ↑ S17C 0,13 0,17 ○ 1 Beispiel 2 ↑ S17C 0,18 0,16 ○ 1 The pattern assembly was removed from the oven. After the cap 115 was removed from the gas sensor sample 111, the gas sensor sample 111 was tested again for the resistance between the outer electrode (vertical lead) and the metal case (as the resistance after the durability test). The test results are also shown in Table 1. Table 1 protective device (material) metal case (material) Initial resistance [Ω] Resistance after durability test [Ω] conductivity Construction Comparative example 1 SUS 310S SUS 430 0.3 0.61 ○ 8th Comparative example 2 ↑ S17C 0.29 infinite × 8th example 1 ↑ S17C 0.13 0.17 ○ 1 example 2 ↑ S17C 0.18 0.16 ○ 1

Die Testergebnisse von Beispiel 1 und 2 gemäß der vorliegenden Erfindung waren vorteilhaft, da kein so großer Unterschied zwischen dem Anfangswiderstand und dem Widerstand nach dem Haltbarkeitstest vorlag, wie dies aus Tabelle 1 ersichtlich ist, selbst wenn das Metallgehäuse aus Kohlenstoffstahl (S17C) bestand.The test results of Examples 1 and 2 according to the present invention were favorable because there was not so much difference between the initial resistance and the resistance after the durability test as seen from Table 1 even when the metal case was made of carbon steel (S17C).

Im Unterschied dazu kam es bei Vergleichsbeispiel 2, bei dem das Metallgehäuse aus kostengünstigem Kohlenstoffstahl (S17C) bestand, unvorteilhafterweise zu einem starken Anstieg des Widerstandes nach dem Haltbarkeitstest. In Vergleichsbeispiel 1 stieg der Widerstand nach dem Haltbarkeitstest nicht so stark an. Vergleichsbeispiel 1 war jedoch hinsichtlich der Kosten nicht vorteilhaft, da das Metallgehäuse aus teuerem rostfreiem Stahl (SUS 430) bestand.In contrast, in Comparative Example 2, in which the metal case was made of inexpensive carbon steel (S17C), disadvantageously, a large increase in resistance occurred after the durability test. In Comparative Example 1, the resistance did not increase so much after the durability test. However, Comparative Example 1 was not advantageous in terms of cost because the metal case was made of expensive stainless steel (SUS 430).

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.A second embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 7 described.

Ein Gassensor 203 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Gassensor 3 gemäß der ersten Ausführungsform hinsichtlich des Aufbaus einer Schutzeinrichtung 247 und eines Metallgehäuses 213 des Gassensors 203. Daher werden der Aufbau der Schutzeinrichtung 247 und des Metallgehäuses 213 im Folgenden ausführlich erläutert, und die Erläuterung der anderen strukturellen Komponenten wird vereinfacht oder weggelassen.A gas sensor 203 according to the second embodiment differs from the gas sensor 3 according to the first embodiment in the structure of a protector 247 and a metal case 213 of the gas sensor 203 housing 213 will be explained in detail below, and the explanation of the other structural components will be simplified or omitted.

Bei dem Gassensor 203 ist das Metallgehäuse 213 zylindrisch geformt und besteht aus Kohlenstoffstahl, wie beispielsweise S17C.In the gas sensor 203, the metal case 213 is cylindrical in shape and made of carbon steel such as S17C.

Das Metallgehäuse 213 hat einen konischen Absatzabschnitt 217, der um seinen gesamten Umfang herum ausgebildet ist und von einer Innenumfangsfläche des Metallgehäuses 213 radial so nach innen vorsteht, dass sich der Durchmesser nach vorn hin (untere Seite in 7) verringert, so dass ein Bundabschnitt 215 des Gassensor-Elementes 207 auf dem Absatzabschnitt 217 aufliegen kann.The metal shell 213 has a tapered shoulder portion 217 formed around its entire circumference and protruding radially inward from an inner peripheral surface of the metal shell 213 so that the diameter increases toward the front (lower side in 7 ) is reduced so that a collar portion 215 of the gas sensor element 207 can rest on the shoulder portion 217.

Des Weiteren ist an dem Metallgehäuse 213 an einer Außenumfangsfläche des vorderen Endteils desselben ein Gewindeabschnitt 219 zum Befestigen des Gassensors 203 an einem Auspuff ausgebildet. Weiterhin ist ein Sechskantabschnitt 221 um die Außenumfangsfläche des Metallgehäuses 213 an einer hinteren Seite (obere Seite in 7) des Gewindeabschnitts 219 so ausgebildet, dass er mit einem Werkzeug zum Einschrauben des Gewindeabschnitts 219 in den Auspuff in Eingriff kommt.Further, on the metal shell 213, on an outer peripheral surface of the front end part thereof, a threaded portion 219 for fixing the gas sensor 203 to an exhaust pipe is formed. Furthermore, a hexagonal portion 221 is formed around the outer peripheral surface of the metal shell 213 on a rear side (upper side in 7 ) of the threaded portion 219 is configured to engage a tool for screwing the threaded portion 219 into the exhaust.

Die Schutzeinrichtung 247 besteht aus rostfreiem Stahl (wie beispielsweise SUS 301 S), ist länglich geformt und so angeordnet, dass sie einen Teil des Gassensor-Elementes 207 abdeckt, der sich vor dem Bundabschnitt 215 befindet.The protector 247 is made of stainless steel (such as SUS 301S), has an oblong shape, and is arranged to cover a part of the gas sensor element 207 that is in front of the flange portion 215 .

Die Schutzeinrichtung 247 ist, wie in 7 gezeigt, im Wesentlichen zylindrisch geformt. Eine Vielzahl von Gaseinleitlöchern 249 sind in einem vorderen Teil der Schutzeinrichtung 247 zum Einleiten von Abgas in das Innere des Sensors ausgebildet. Die Schutzeinrichtung 247 enthält einen scheibenförmigen vorderen Endabschnitt 251, der sich an einer Vorderseite derselben befindet, einen zylindrischen Abschnitt 253, der sich von dem vorderen Endabschnitt 251 aus nach hinten erstreckt, sowie einen ringförmigen Flanschabschnitt 257, der sich an einem hinteren Endteil des zylindrischen Abschnitts 253 befindet und radial nach außen und diagonal nach hinten vorsteht.The protective device 247 is, as in 7 shown substantially cylindrical in shape. A plurality of gas introduction holes 249 are formed in a front part of the protector 247 for introducing exhaust gas into the inside of the sensor. The protector 247 includes a disk-shaped front end portion 251 located at a front thereof, a cylindrical portion 253 extending rearward from the front end portion 251, and an annular flange portion 257 located at a rear end part of the cylindrical portion 253 and projects radially outward and diagonally rearward.

In der zweiten Ausführungsform wird der Flanschabschnitt 257 der Schutzeinrichtung 247 zwischen einer geneigten unteren Fläche 259 des Bundabschnitts 215 des Gassensor-Elementes 207 und einer geneigten oberen Fläche 261 des Absatzabschnitt 217 des Metallgehäuses 213 gehalten.In the second embodiment, the flange portion 257 of the protector 247 is held between a sloping bottom surface 259 of the collar portion 215 of the gas sensor element 207 and a sloping top surface 261 of the step portion 217 of the metal case 213 .

So sind eine ringförmige Zuleitung 231 (und damit eine äußere Elektrode 227) des Gassensor-Elementes 207, die Schutzeinrichtung 247 und das Metallgehäuse 213 elektrisch miteinander verbunden, so dass über das Metallgehäuse 213 eine Masse nach außen hergestellt wird.An annular lead 231 (and thus an outer electrode 227) of the gas sensor element 207, the protective device 247 and the metal housing 213 are electrically connected to one another, so that the metal housing 213 is grounded to the outside.

Des Weiteren ist der zylindrische Raum zwischen der Außenumfangsfläche des Gassensor-Elementes 207 und der Innenumfangsfläche des Metallgehäuses 213 durch den zylindrischen tes 207 und einer geneigten oberen Fläche 261 des Absatzabschnitt 217 des Metallgehäuses 213 gehalten.Furthermore, the cylindrical space between the outer peripheral surface of the gas sensor element 207 and the inner peripheral surface of the metal shell 213 is held by the cylindrical tes 207 and an inclined top surface 261 of the step portion 217 of the metal shell 213 .

So sind eine ringförmige Zuleitung 231 (und damit eine äußere Elektrode 227) des Gassensor-Elementes 207, die Schutzeinrichtung 247 und das Metallgehäuse 213 elektrisch miteinander verbunden, so dass über das Metallgehäuse 213 eine Masse nach außen hergestellt wird.An annular lead 231 (and thus an outer electrode 227) of the gas sensor element 207, the protective device 247 and the metal housing 213 are electrically connected to one another, so that the metal housing 213 is grounded to the outside.

Des Weiteren ist der zylindrische Raum zwischen der Außenumfangsfläche des Gassensor-Elementes 207 und der Innenumfangsfläche des Metallgehäuses 213 durch den zylindrischen Abschnitt 253 der Schutzeinrichtung 247 in einen inneren zylindrischen Raum 263 und einen äußeren zylindrischen Raum 265 unterteilt.Further, the cylindrical space between the outer peripheral surface of the gas sensor element 207 and the inner peripheral surface of the metal shell 213 is partitioned into an inner cylindrical space 263 and an outer cylindrical space 265 by the cylindrical portion 253 of the protector 247 .

Weiterhin ist ein minimaler Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung 247 und dem Metallgehäuse 213 (d. h., ein minimaler Zwischenraum des äußeren Raums 265) bei der zweiten Ausführungsform kleiner als ein minimaler Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung 247 und dem Gassensor-Element 207 (d. h., ein minimaler Zwischenraum des inneren Raums 263) in einem Bereich (Bereich H in 7) vor dem Bundabschnitt 15.Furthermore, a minimum clearance between the protector 247 and the metal case 213 (ie, a minimum clearance of the outer space 265) in the second embodiment is smaller than a minimum clearance between the protector 247 and the gas sensor element 207 (ie, a minimum clearance of the inner space 263) in an area (area H in 7 ) before the waistband section 15.

Das heißt, ein radial vorstehender ringförmiger Abschnitt 214 ist an der Innenumfangsfläche des vorderen Teils des Metallgehäuses 213 so ausgebildet, dass ein minimalen Zwischenraum W2 zwischen der Schutzeinrichtung 247 und dem Metallgehäuse 213 (zum 0,15 mm), wie dies in 7 dargestellt ist, kleiner ist als ein minimaler Zwischenraum W1 zwischen der Schutzeinrichtung 247 und dem Gassensor-Element 207 (z. B. 0,35 mm). Des Weiteren liegt der minimale Zwischenraum W1 zwischen der Schutzeinrichtung 247 und dem Gassensor-Element 207 an einer Position, die dem vorderen Ende des Bundabschnitts 215 entspricht, während der minimale Zwischenraum W2 in der zweiten Ausführungsform zwischen der Schutzeinrichtung 247 und dem Metallgehäuse 213 vor dem Metallgehäuse 213 liegt.That is, a radially protruding annular portion 214 is formed on the inner peripheral surface of the front part of the metal shell 213 so that a minimum clearance W2 between the protector 247 and the metal shell 213 (for 0.15 mm) as shown in FIG 7 shown is smaller than a minimum clearance W1 between the protector 247 and the gas sensor element 207 (e.g. 0.35mm). Furthermore, the minimum clearance W1 between the protector 247 and the gas sensor element 207 is at a position corresponding to the front end of the collar portion 215, while the minimum clearance W2 in the second embodiment between the protector 247 and the metal case 213 in front of the metal case 213 lies.

Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform ist, wie ob erwähnt, der minimale Zwischenraum W2 zwischen der Schutzeinrichtung 247 und dem Metallgehäuse 213 kleiner als der minimale Zwischenraum W1 zwischen der Schutzeinrichtung 247 und dem Gassensor-Element 207 in dem Bereich H vor dem Bundabschnitt 215 des Gassensor-Elementes 207. Bei dieser Konstruktion kann verhindert werden, dass Korrosion an dem Absatzabschnitt 217 des Metallgehäuses 213 auftritt. Die Position, an der Korrosion auftritt, kann so gesteuert werden, dass Korrosion an einer Position vor dem Absatzabschnitt 217 des Metallgehäuses 213 auftritt.In the present second embodiment, as mentioned above, the minimum clearance W2 between the protector 247 and the metal case 213 is smaller than the minimum clearance W1 between the protector 247 and the gas sensor element 207 in the area H in front of the collar portion 215 of the gas sensor element member 207. With this construction, corrosion can be prevented from occurring at the step portion 217 of the metal shell 213. The position where corrosion occurs can be controlled so that corrosion occurs at a position in front of the step portion 217 of the metal shell 213 .

Wenn das Abgas Wasser enthält, dringt dieses Wasser in den Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung 247 und dem Metallgehäuse 213 ein. Da der Zwischenraum W2 zwischen Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die oben aufgeführten speziellen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Es sind verschiedene Abwandlungen und Veränderungen an den oben beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.When the exhaust gas contains water, this water enters the space between the protector 247 and the metal case 213 . Since the gap W2 between Although the present invention has been described with reference to the specific embodiments listed above, the present invention is not limited to these exemplary embodiments. Various modifications and changes can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention.

Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung, obwohl sich die erste und die zweite Ausführungsform jeweils auf die Gassensoreinheit 1 beziehen, bei der die Sensorkappe 5 auf den Gassensor 3, 203 aufgesetzt ist, nicht auf eine Gassensoreinheit beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann bei einem bekannten Gassensor ohne Sensorkappe 5 eingesetzt werden, der eine oder mehrere Zuleitung/en aufweist, die innen und außen verläuft/verlaufen.For example, although the first and second embodiments each relate to the gas sensor unit 1 in which the sensor cap 5 is fitted on the gas sensor 3, 203, the present invention is not limited to a gas sensor unit. The present invention can be applied to a known gas sensor without a sensor cap 5, which has one or more lead(s) running inside and outside.

BezugszeichenlisteReference List

11
Gassensoreinheitgas sensor unit
3, 2033, 203
Gassensorgas sensor
55
Sensorkappesensor cap
7,2077.207
Gassensor-Elementgas sensor element
88th
Elementkörperelement body
99
Keramikhülseceramic sleeve
13, 21313, 213
Metallgehäusemetal body
15, 21515, 215
Bundabschnittwaistband section
17, 21717, 217
Absatzabschnittparagraph section
19, 21919, 219
Gewindeabschnittthreaded section
23, 53, 25323, 53, 253
zylindrischer Abschnittcylindrical section
27, 22727, 227
äußere Elektrodeouter electrode
3131
ringförmige Zuleitungring-shaped lead
3333
innere Elektrodeinner electrode
47, 24747, 247
Schutzeinrichtungprotective device
57, 25757, 257
Flanschabschnittflange section
63, 26363, 263
innerer Rauminner space
65, 26565, 265
äußerer Raumouter space

Claims (4)

Gassensor (3, 203), der umfasst: ein Gassensor-Element (7, 207), das einen zylindrischen Elementkörper (8), der sich in einer Richtung einer Achse des Gassensors (3,203) erstreckt und aus einem Festelektrolytmaterial besteht, mit einem geschlossenen vorderen Ende aufweist, sowie eine innere (33) und eine äußere (27, 227) Elektrode, die sich innerhalb bzw. außerhalb des Elementkörpers (8) befinden; ein zylindrisches Metallgehäuse (13, 213), das um das Gassensor-Element (7, 207) herum befestigt ist, wobei ein vorderer Endteil des Gassensor-Elementes (7, 207) von einem vorderen Ende des Metallgehäuses (13, 213) vorsteht; und eine zylindrische Schutzeinrichtung (47, 247), die an dem Metallgehäuse (13, 213) befestigt ist und den vorderen Endteil des Gassensor-Elementes (7, 207) abdeckt, wobei die Schutzeinrichtung (47, 247) einen zylindrischen Abschnitt (53, 253), der sich in der Richtung der Achse erstreckt, und einen ringförmigen Flanschabschnitt (57, 257) enthält, der sich hinter dem zylindrischen Abschnitt (53, 253) befindet und radial nach außen vorsteht; das Gassensor-Element (7, 207) einen Bundabschnitt (15, 215) enthält, der um den gesamten Umfang desselben herum radial nach außen vorsteht und eine Zuleitung aufweist, die an einer nach oben gewandten Fläche des Bundabschnitts (15, 215) ausgebildet und elektrisch mit der äußeren Elektrode (27, 227) verbunden ist; das Metallgehäuse (13, 213) einen Absatzabschnitt (17, 217) enthält, der um den gesamten Umfang desselben herum radial nach innen vorsteht; der Flanschabschnitt (57, 257) der Schutzeinrichtung (47, 247) zwischen dem Bundabschnitt (15, 215) des Gassensor-Elements (7, 207) und dem Absatzabschnitt (17, 217) des Metallgehäuses (13, 213) so gehalten wird, dass die Zuleitung elektrisch mit dem Metallgehäuse (13, 213) verbunden ist; das Metallgehäuse (13, 213) aus einem Kohlenstoffstahlmaterial besteht; die Schutzeinrichtung (47, 247) aus einem Metallmaterial besteht, das einen niedrigeren Eisengehalt hat als das Kohlenstoffstahlmaterial; und in einem Bereich vor dem Bundabschnitt (15, 215) ein minimaler Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung (47, 247) und dem Metallgehäuse (13, 213) kleiner ist als ein minimaler Zwischenraum zwischen der Schutzeinrichtung (47, 247) und dem Gassensor-Element (7, 207).A gas sensor (3, 203) comprising: a gas sensor element (7, 207) having a cylindrical element body (8) extending in a direction of an axis of the gas sensor (3, 203) and made of a solid electrolytic material with a closed having a front end thereof, and inner (33) and outer (27, 227) electrodes located respectively inside and outside of the element body (8); a cylindrical metal case (13, 213) fixed around the gas sensor element (7, 207), a front end part of the gas sensor element (7, 207) protruding from a front end of the metal case (13, 213); and a cylindrical protector (47, 247) fixed to said metal case (13, 213) and covering the front end part of said gas sensor element (7, 207), said protector (47, 247) having a cylindrical portion (53, 253) extending in the direction of the axis and including an annular flange portion (57, 257) located behind the cylindrical portion (53, 253) and projecting radially outward; the gas sensor element (7, 207) includes a collar portion (15, 215) projecting radially outwardly around the entire circumference thereof and having a lead formed on an upwardly facing surface of the collar portion (15, 215), and electrically connected to the outer electrode (27, 227); the metal shell (13, 213) includes a shoulder portion (17, 217) projecting radially inwardly around the entire circumference thereof; the flange portion (57, 257) of the protector (47, 247) is held between the collar portion (15, 215) of the gas sensor element (7, 207) and the shoulder portion (17, 217) of the metal shell (13, 213) so that the lead is electrically connected to the metal housing (13, 213); the metal case (13, 213) is made of a carbon steel material; the protector (47, 247) is made of a metal material having a lower iron content than the carbon steel material; and in a region in front of the collar portion (15, 215), a minimum clearance between the protector (47, 247) and the metal shell (13, 213) is smaller than a minimum clearance between the protector (47, 247) and the gas sensor element (7, 207). Gassensor (3, 203) nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Teil des zylindrischen Abschnitts (53, 253) der Schutzeinrichtung (47, 247) in das Metallgehäuse (13, 213) eingepresst ist.Gas sensor (3, 203) after claim 1 wherein at least part of the cylindrical portion (53, 253) of the protector (47, 247) is pressed into the metal housing (13, 213). Gassensor (3, 203) nach Anspruch 2, wobei das Metallgehäuse (13, 213) einen Gewindeabschnitt (19, 219) zum Befestigen des Gassensors (3, 203) an einem Zielobjekt enthält und das Metallgehäuse (13, 213) in einem axialen Bereich, in dem der Gewindeabschnitt des Metallgehäuses (13, 213) vorhanden ist, von dem zylindrischen Abschnitt (53, 253) der Schutzeinrichtung (47, 247) beabstandet ist.Gas sensor (3, 203) after claim 2 , wherein the metal housing (13, 213) includes a threaded portion (19, 219) for fixing the gas sensor (3, 203) to a target object and the metal housing (13, 213) in an axial area in which the threaded portion of the metal housing (13 , 213) is present, is spaced from the cylindrical portion (53, 253) of the guard (47, 247). Gassensor (3, 203) nach Anspruch 3, wobei der Gassensor (3, 203) kein Heizelement zum Erhitzen des Gassensor-Elementes (7, 207) aufweist.Gas sensor (3, 203) after claim 3 , wherein the gas sensor (3, 203) has no heating element for heating the gas sensor element (7, 207).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6710596B2 (en) * 2016-07-06 2020-06-17 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
JP7144203B2 (en) * 2018-06-13 2022-09-29 三菱重工業株式会社 Corrosion sensor and manufacturing method of corrosion sensor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5371894A (en) 1976-12-07 1978-06-26 Nippon Denso Co Ltd Oxygen concentration detector
JPS56135147A (en) 1980-03-26 1981-10-22 Sogo Jidosha Anzen Kogai Gijutsu Kenkyu Kumiai Oxygen concentration detector
JPS56164161U (en) 1980-05-07 1981-12-05
JPS57179155U (en) 1981-05-09 1982-11-13
JP2009063330A (en) 2007-09-04 2009-03-26 Ngk Spark Plug Co Ltd Gas sensor unit

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1144700B (en) * 1981-04-07 1986-10-29 Harris Pharma Ltd PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A GLYCINE DERIVATIVE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5371894A (en) 1976-12-07 1978-06-26 Nippon Denso Co Ltd Oxygen concentration detector
JPS56135147A (en) 1980-03-26 1981-10-22 Sogo Jidosha Anzen Kogai Gijutsu Kenkyu Kumiai Oxygen concentration detector
JPS56164161U (en) 1980-05-07 1981-12-05
JPS57179155U (en) 1981-05-09 1982-11-13
JP2009063330A (en) 2007-09-04 2009-03-26 Ngk Spark Plug Co Ltd Gas sensor unit

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Publication number Publication date
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JP5947726B2 (en) 2016-07-06
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