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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Gassensor, der entworfen ist, um eine Elektrodenfeder zu haben, die eine Elektrode einer Sensorvorrichtung kontaktiert.
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HINTERGRUNDTECHNIK
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Gassensoren, die entworfen sind, um eine Konzentration einer gegebenen Gaskomponente, die in einem Messgas enthalten ist, zu messen, haben eine Sensorvorrichtung, die aus einem Elektrolytfestkörper und einem Paar von Elektroden, die auf dem Elektrolytfestkörper angeordnet sind, gebildet ist, und deren Spitze in einem Rohr, durch das das Messgas strömt, angeordnet ist. Die Sensorvorrichtung hat Leitungsdrähte, die an die Elektroden gefügt sind und sich von einem Basisende derselben erstrecken. Federn (auf die ferner im Folgenden als Elektrodenfedern Bezug genommen ist) sind unter Verwendung einer Elastizität mit den Elektroden der Sensorvorrichtung in einem Kontakt platziert. Die Leitungsdrähte sind durch die Elektrodenfedern mit den Elektroden verbunden.
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Die
japanische Patenterstveröffentlichung Nr. 2001-188060 offenbart beispielsweise einen Gassensor, der mit einer Mehrzahl von metallischen Anschlüssen ausgestattet ist, die in Anschlussgehäuselöchern eines Porzellanisolators angeordnet sind und mit Anschlusselektroden, die an einem Basisende einer Sensorvorrichtung angeordnet sind, in einem Kontakt platziert sind. Die metallischen Anschlüsse sind aus einem ersten Abschnitt, der den ersten Porzellanisolator kontaktiert, und einem zweiten Abschnitt, der von dem ersten Abschnitt schief gebogen ist und die Anschlusselektrode kontaktiert, zusammengesetzt. Ein elastischer Druck wird auf den zweiten Abschnitt ausgeübt, um den Kontakt mit der Anschlusselektrode zu erreichen.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
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Die metallischen Anschlüsse des Gassensors, wie er in der
japanischen Patenterstveröffentlichung Nr. 2001-188060 gelehrt ist, haben jedoch zwischen dem ersten Abschnitt, der die Anschlusselektrode kontaktiert, und dem zweiten Abschnitt, der den Porzellanisolator kontaktiert, einen gebogenen Abschnitt. Der gebogene Abschnitt ist hin zu einem Kopf der Sensorvorrichtung ausgerichtet. Ein Kontaktabschnitt des metallischen Anschlusses, der die Anschlusselektrode kontaktiert, befindet sich auf einer Seite des Basisendes der Sensorvorrichtung. Die Sensorvorrichtung muss sich in einer Längsrichtung des Gassensors näher zu dem Kopf des Gassensors als zu dem Kontaktabschnitt befinden. Es ist unmöglich, die Sensorvorrichtung weiter zu verkürzen. In der
japanischen Patenterstveröffentlichung Nr. 2001-188060 befindet sich der gebogene Abschnitt, der eine Federeigenschaft des metallischen Anschlusses bestimmt, auf einer Seite des Kopfes des Gassensors, die eine Hochtemperaturseite des Gassensors ist. Dies hat einen Nachteil, der sich auf die Wärmebeständigkeit der metallischen Anschlüsse bezieht. Die Wärmebeständigkeit der metallischen Anschlüsse ist niedrig.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorhergehenden Hintergrunds gemacht. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gassensor zu schaffen, der fähig ist, die Länge einer Sensorvorrichtung zu verkürzen und die Wärmebeständigkeit der Elektrodenfedern zu verbessern.
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MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
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Ein Aspekt der Erfindung liegt in Anordnungen von Elektrodenfedern eines Gassensors, der eine Sensorvorrichtung, eine Mehrzahl von Elektroden, die in einer Längsrichtung der Sensorvorrichtung an einer Basisendseite der Sensorvorrichtung angeordnet sind, eine Mehrzahl von Elektrodenfedern, die mit den jeweiligen Elektroden in einem Kontakt platziert sind, einen Isolator, der die Elektrodenfedern festhält, und eine Mehrzahl von Leitungen aufweist, die mit den jeweiligen Elektrodenfedern verbunden sind und sich von Basisenden der Elektrodenfedern in der Längsrichtung nach außen erstrecken, wobei jede der Elektrodenfedern einen festgehaltenen Abschnitt, der durch den Isolator festgehalten wird, einen Kontaktabschnitt, der elastisch verformt ist und mit der Elektrode in einem Kontakt platziert ist, und einen gebogenen Abschnitt aufweist, der zwischen dem Kontaktabschnitt und dem festgehaltenen Abschnitt gebildet ist, und wobei sich der Kontaktabschnitt von dem festgehaltenen Abschnitt durch den gebogenen Abschnitt hin zu einem vorderen Ende der Sensorvorrichtung erstreckt, sodass derselbe relativ zu der Längsrichtung schräg liegt, und sich der gebogene Abschnitt an einem Basisende des Kontaktabschnitts befindet.
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NÜTZLICHE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Der im Vorhergehenden beschriebene Gassensor zeichnet sich durch die Ausrichtung aus, mit der die Elektrodenfedern angeordnet sind.
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Jede der Elektrodenfedern hat genauer gesagt den gebogenen Abschnitt, der das Basisende des Kontaktabschnitts ist und angeordnet ist, sodass der gebogene Abschnitt in der Längsrichtung der Basisendseite des Gassensors zugewandt ist, sodass sich ein Abschnitt des Kontaktabschnitts, der die Elektrode kontaktiert, in der Längsrichtung näher zu der vorderen Endseite als der gebogene Abschnitt befindet, was in einer Verringerung eines Abstands zwischen dem vorderen Ende der Sensorvorrichtung und dem Abschnitt des Kontaktabschnitts resultiert, der die Elektrode in der Längsrichtung kontaktiert, was zu einer verringerten Länge der Sensorvorrichtung führt.
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Der gebogene Abschnitt, der die Federeigenschaft bestimmt, ist hin zu dem Basisende ausgerichtet, das eine Niedertemperaturseite des Gassensors ist, wodurch ein Risiko verringert wird, dass der gebogene Abschnitt einer hohen Temperatur unterworfen wird, um die Wärmebeständigkeit der Elektrodenfedern zu verbessern.
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Es ist daher möglich, dass der Gassensor die Länge der Gassensorvorrichtung verkürzt, wodurch die Wärmebeständigkeit der Elektrodenfedern verbessert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine erläuternde Schnittansicht, die einen Abschnitt eines Gassensors gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
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2 ist eine erläuternde Schnittansicht, die einen Gassensor gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
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3 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Kontakt jeder Elektrodenfeder mit einer Elektrode einer Sensorvorrichtung unter Verwendung eines Teils, der senkrecht zu einer Längsrichtung der Sensorvorrichtung ist, darstellt.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Elektrodenfeder gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des im Vorhergehenden beschriebenen Gassensors ist im Folgenden beschrieben.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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Ein Gassensor 1 dieses Ausführungsbeispiels, wie er in 1 dargestellt ist, weist eine Sensorvorrichtung 2, eine Mehrzahl von Elektrodenfedern 3, einen Isolator 4 und eine Mehrzahl von Leitungen 5 auf. Die Sensorvorrichtung 2 hat eine gegebene Länge. Auf eine untere Seite und eine obere Seite des Gassensors 1, wie es in 1 und 2 zu sehen ist, ist im Folgenden als ein vorderes Ende oder ein vorderer Endabschnitt bzw. eine Basisendseite oder ein Basisendabschnitt Bezug genommen. Auf eine untere Seite und eine obere Seite der Sensorvorrichtung 2 ist ähnlicherweise als ein vorderer Endabschnitt bzw. ein Basisendabschnitt Bezug genommen. Elektroden 21A und 21B sind in einer Längsrichtung L (das heißt einer Längsrichtung des Gassensors 1) an dem Basisendabschnitt der Sensorvorrichtung angeordnet. Die Elektrodenfedern 3 sind mit den jeweiligen Elektroden 21A und 21B in einem Kontakt platziert. Der Isolator 4 arbeitet als ein tragendes Glied und ist aus einem elektrisch isolierenden Glied hergestellt. Der Isolator 4 hält die Mehrzahl von Elektrodenfedern 3 fest. Jede der Leitungen 5 ist mit einer entsprechenden der Elektrodenfedern 3 verbunden und erstreckt sich von einer der Elektrodenfedern 3 in der Längsrichtung L nach hinten.
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Jede der Elektrodenfedern 3 weist den festgehaltenen Abschnitt 31, der durch den Isolator 4 gehalten wird, und den Kontaktabschnitt 32, der von dem festgehaltenen Abschnitt 31 gebogen ist und sich in der Längsrichtung L hin zu der vorderen Endseite des Gassensors 1 erstreckt, auf. Der Kontaktabschnitt 32 wird in einem Kontakt mit der Elektrode 21A oder 21B elastisch verformt. Jede der Elektrodenfedern 3 ist zwischen dem Kontaktabschnitt 32 und dem festgehaltenen Abschnitt 31 mit einem gebogenen Abschnitt 33 ausgestattet. Der gebogene Abschnitt 33 befindet sich in der Längsrichtung L an der Basisendseite des Kontaktabschnitts 32 und ist zu der Basisendseite des Gassensors 1 ausgerichtet.
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Der Gassensor 1 dieses Ausführungsbeispiels ist im Folgenden im Detail unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben.
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Der Gassensor 1 ist in einem Abgasrohr einer Verbrennungsmaschine eingebaut und wird bei einem Messen einer Konzentration eines spezifizierten Gases, das in Abgasemissionen enthalten ist, verwendet. Die Sensorvorrichtung 2 dieses Ausführungsbeispiels ist aus einem plattenartigen Elektrolytfestkörper, der ein Sauerstoffionenleitfähigkeit hat, einem Isolator, der auf den Elektrolytfestkörper gestapelt ist, und einer Heizvorrichtung, die auf den Elektrolytfestkörper gestapelt ist, zusammengesetzt. Ein Raum eines gemessenen Gases, in den ein Messgas (das heißt ein Abgas) eingelassen wird, ist zwischen einer Oberfläche des Elektrolytfestkörpers und dem Isolator gebildet. Ein Bezugsgasraum ist zwischen der anderen Oberfläche des Elektrolytfestkörpers und der Heizvorrichtung gebildet. 1 stellt schematisch die Elektroden 21A und 21B dar.
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Der Isolator 4 ist, wie in 1 dargestellt ist, aus einer Anordnung eines ersten Isolators 4A, der die Sensorvorrichtung 2 festhält, und eines zweiten Isolators 4B, der die Elektrodenfedern 3 an der Basisendseite des ersten Isolators 4A festhält, hergestellt. Die Sensorvorrichtung 2 wird durch den ersten Isolator 4A in einem Einführungsloch 41, das in einem zentralen Abschnitt des ersten Isolators 4A gebildet ist, festgehalten. Der vordere Endabschnitt der Sensorvorrichtung 2 springt von dem ersten Isolator 4A vor und ist dem Messgas ausgesetzt. Der festgehaltene Abschnitt 31 eines ersten Glieds 3A, wie es später beschrieben ist, und eines zweiten Glieds 3B der Elektrodenfeder 3 werden durch eine innere periphere Oberfläche eines Anbringungslochs 42, das in dem zentralen Abschnitt des zweiten Isolators 4B gebildet ist, festgehalten. Der erste Isolator 4A und der zweite Isolator 4B sind miteinander in einem Kontakt platziert und greifen miteinander in einer konkav-konvexen Gestalt ein.
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Der erste Isolator 4A wird, wie in 2 zu sehen ist, durch ein Gehäuse 61 festgehalten. Eine Abdeckung 62 ist an dem Gehäuse 61 angebracht. Die Abdeckung 62 deckt den vorderen Endabschnitt der Sensorvorrichtung 2 ab, der von dem ersten Isolator 4A und dem Gehäuse 61 vorspringt.
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Die Elektroden 21A und 21B der Sensorvorrichtung 2, wie es in 3 dargestellt ist, weisen ein Paar von Sensorelektroden 21A, das sich in der Längsrichtung L von der Oberfläche des Elektrolytfestkörpers hin zu der Basisendseite erstreckt, und ein Paar von Heizvorrichtungselektroden 21B auf, das sich von einem Heizelement, das innerhalb der Heizvorrichtung angeordnet ist, erstreckt. Die Sensorelektroden 21A sind in der Längsrichtung L an der vorderen Endseite des Elektrolytfestkörpers angeordnet und sind mit Messelektroden verbunden, die an dem Elektrolytfestkörper vorgesehen sind und mit dem Messgas und dem Bezugsgas in einem Kontakt platziert sind. Die Heizvorrichtungselektroden 21B sind an das Heizelement der Heizvorrichtung, angeordnet an einem Ort, der den Messelektroden gegenüberliegt, gefügt.
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Die Sensorelektroden 21A sind auf einer von zwei abgewandten Hauptoberflächen der Sensorvorrichtung 2 angeordnet und in einer Richtung, die senkrecht zu der Längsrichtung L ist, benachbart zueinander angeordnet. Die Heizvorrichtungselektroden 21B sind auf der anderen Oberfläche der Sensorvorrichtung 2 angeordnet und in einer Richtung, die senkrecht zu der Längsrichtung L ist, benachbart zueinander angeordnet.
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An das Paar von Sensorelektroden 21A und das Paar von Heizvorrichtungselektroden 21B sind die Elektrodenfedern 3 und die Leitungen 5 gefügt. Die Sensorelektroden 21A können als Elektroden zum Messen der Konzentration von Sauerstoff, eines L/K (Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) oder der Konzentration einer gegebenen Gaskomponente verwendet werden. Zwei oder mehr Paare von Sensorelektroden 21A können abhängig von der beabsichtigten Verwendung vorgesehen sein.
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Die Elektrodenfeder 3 ist, wie in 4 dargestellt ist, aus einer Blattfeder hergestellt und weist das erste Glied 3A und das zweite Glied 3B auf. Das erste Glied 3A ist durch Biegen einer Platte bei einer Hauptoberfläche derselben in im Wesentlichen eine U-Form gebildet. Das erste Glied 3A begründet den Kontaktabschnitt 32 und den festgehaltenen Abschnitt 31. Das zweite Glied 3B ist gelegt, um den festgehaltenen Abschnitt 31 des ersten Glieds 3A zu überlappen. Der Basisendabschnitt des zweiten Glieds 3B steht in der Längsrichtung L von dem festgehaltenen Abschnitt 31 des ersten Glieds 3A zu der Basisendseite des Gassensors 1 vor und hat einen Fügeabschnitt 36, mit dem die Leitung 5 verbunden ist. Der Fügeabschnitt 36 begründet mit anderen Worten ein Basisende der Elektrodenfedern 3. Der festgehaltene Abschnitt 31 des ersten Glieds 3A und das zweite Glied 3B sind zusammengeschweißt. Das erste Glied 3A ist aus einem Federmaterial hergestellt. Das zweite Glied 3B ist aus Stahl hergestellt, der an das erste Glied 3A schweißbar ist.
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Wenn das Ganze der Elektrodenfeder 3 durch Biegen eines einzigen Glieds gebildet wird, wird dies bewirken, dass eine Biegung an einem vorderen Ende eines Abschnitts der Elektrodenfeder 3 gebildet wird, der den festgehaltenen Abschnitt 31 begründet. Die Biegung hat eine kugelartige Ausbauchung. Die Biegung nimmt unerwünscht sowohl in der Längsrichtung L als auch in der Breitenrichtung, in der der Kontaktabschnitt 32 und der festgehaltene Abschnitt 31 einander zugewandt sind, Raum ein, was in einer erhöhten Seite des zweiten Isolators 4B resultieren kann, der die Elektrodenfedern 3 festhält, und somit zu einer Erhöhung der Gesamtgröße des Gassensors 1 führt.
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Die Elektrodenfeder 3 ist aus zwei diskreten Teilen zusammengesetzt: das erste Glied 3A und das zweite Glied 3B, die als eine einzelne Einheit zusammengeschweißt sind, wodurch das im Vorhergehenden beschriebene Problem gelindert wird.
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Die Elektrodenfeder 3 kann durch eine Stabfeder, die aus einem gebogenen Stab hergestellt ist, gebildet sein. Der Stab ist aus zwei diskreten Teilen zum Verbessern des vorhergehenden Problems zusammengesetzt. In dem Fall, in dem die Elektrodenfeder 3 aus einem Stabglied hergestellt ist, wird zugelassen, dass eine Breitenabmessung eines Abschnitts des zweiten Isolators 4B, der erforderlich ist, um die Elektrodenfedern 3 festzuhalten, verringert wird, was zu einer weiter reduzierten Größe des Gassensors 1 führen wird.
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Der Kontaktabschnitt 32 ist geformt, sodass derselbe geneigt ist, um von dem festgehaltenen Abschnitt 31, sowie sich der vorderen Endseite in der Längsrichtung L genähert wird, weiter weg zu sein. Der Kontaktabschnitt 32 erstreckt sich mit anderen Worten von dem festgehaltenen Abschnitt 31 durch den gebogenen Abschnitt 33 hin zu dem vorderen Ende der Sensorvorrichtung 2 in einer schräg liegenden Gestalt in einem gegebenen Winkel relativ zu der Längsrichtung L (das heißt, der Länge der Sensorvorrichtung 2, der Länge des Gassensors oder der Länge des Fügeabschnitts 36). Der gebogene Abschnitt 33 zwischen dem Kontaktabschnitt 32 und dem festgehaltenen Abschnitt 31 hat eine U-Form und hat eine Ecke mit einer gekrümmten oder abgerundeten Oberfläche oder einer gebogenen Oberfläche.
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Der Kontaktabschnitt 32 hat an dem vorderen Ende desselben einen Führungsabschnitt 34. Der Führungsabschnitt 34 arbeitet, um den Kontaktabschnitt 32 hin zu den Elektroden 21A und 21B zu führen, wenn der Kontaktabschnitt 32 mit der Elektrode 21A oder 21B in einen Kontakt gebracht wird. Der Führungsabschnitt 34 hat im Wesentlichen eine L-Form oder eine J-Form und ist geneigt, um zu dem festgehaltenen Abschnitt 31 näher zu sein, sowie sich der vorderen Endseite in der Längsrichtung L genähert wird.
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An dem vorderen Endabschnitt des Kontaktabschnitts 32 ist, wie in 4 dargestellt ist, ein Vorsprung 35 gebildet, der mit der Elektrode 21A oder 21B in einem Kontakt platziert ist. Der Vorsprung 35 ist aus einem Abschnitt eines Plattenglieds, das den vorderen Endabschnitt des Kontaktabschnitts 32 begründet, hergestellt, der sich von einer äußeren Oberfläche des Kontaktabschnitts 32 (das heißt einer äußeren Oberfläche des Kontaktabschnitts 32, der geformt ist, um relativ zu dem festgehaltenen Abschnitt 31 gebogen zu sein) ausbaucht.
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Die Elektrodenfeder 3 ist in dem Anbringungsloch 42 des zweiten Isolators 4B festgehalten, wobei der Vorsprung 35 mit der Elektrode 21A oder 21B, die an der Basisendseite der Sensorvorrichtung 2 vorgesehen ist, in einem Kontakt platziert ist.
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Die Anordnung der Elektrodenfedern 3 wird nun hinsichtlich einer Ausrichtung in dem Gassensor dieses Ausführungsbeispiels betrachtet.
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Jede der Elektrodenfedern 3 hat genauer gesagt den gebogenen Abschnitt 33, der das Basisende des Kontaktabschnitts 32 ist, und ist innerhalb des Gassensors 1 angeordnet, wobei der gebogene Abschnitt 33 in der Längsrichtung L der Basisendseite des Gassensors 1 zugewandt ist, sodass sich der Vorsprung 35 des Kontaktabschnitts 32 zu der vorderen Endseite des Gassensors 1 näher befindet, als es der gebogene Abschnitt 33 in der Längsrichtung L ist, sodass dies in einer Verringerung einer Länge der Sensorvorrichtung 2, das heißt eines Abstands zwischen dem vorderen Ende der Sensorvorrichtung 2 und dem Vorsprung 35, in der Längsrichtung L resultiert. Dies resultiert ferner in einer Verringerung eines Abstands zwischen dem vorderen Ende der Sensorvorrichtung 2 und einem Basisende 201 in der Längsrichtung L.
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Der gebogene Abschnitt 33, der die Federeigenschaft der Elektrodenfeder 3 bestimmt, ist hin zu dem Basisende ausgerichtet, das eine Niedertemperaturseite des Gassensors 1 ist. Ein Abschnitt des Kontaktabschnitts 32 und des gebogenen Abschnitts 33 der Elektrodenfeder 3 befindet sich zu der Basisendseite des Gassensors 1 näher, als es das Basisende 201 der Sensorvorrichtung 2 in der Längsrichtung L ist, was dadurch in einem erhöhten Abstand zwischen dem vorderen Endabschnitt der Sensorvorrichtung 2, der einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, und dem gebogenen Abschnitt 33 resultiert, was zu einem verringerten Risiko führt, dass der gebogene Abschnitt 33 auf hohe Temperaturen geheizt wird. Dies resultiert in einer gesteigerten Wärmebeständigkeit der Elektrodenfedern 3. Ein Abschnitt des Kontaktabschnitts 32 und des gebogenen Abschnitts 33 befindet sich näher zu der Basisendseite, als es das Basisende 201 der Sensorvorrichtung 2 in der Längsrichtung L ist, wodurch zugelassen wird, dass die Länge der Sensorvorrichtung 2 in der Längsrichtung L verkürzt wird.
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Die Anordnung der Elektrodenfedern 3 in dem Gassensor 1 ermöglicht daher, dass die Länge der Sensorvorrichtung 2 in der Längsrichtung verringert wird, und verbessert die Wärmebeständigkeit der Elektrodenfedern 3.
