DE112015004970T5

DE112015004970T5 - Temperatursensor

Info

Publication number: DE112015004970T5
Application number: DE112015004970.3T
Authority: DE
Inventors: Hironaka Masaki; Motoki Sato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2035-10-28
Also published as: WO2016068107A1; DE112015004970B4; JP6350400B2; JP2016090563A

Abstract

Ein Temperatursensor (1) weist ein Temperaturabtastelement (2), dessen elektrische Charakteristiken sich mit der Temperatur ändern, ein Paar von Signaldrähten (21), welche sich von dem Temperaturabtastelement (2) nach hinten erstrecken, ein Isolierrohr (3), welches das Paar von Signaldrähten (21) darin eingeführt hat und von dem Paar von Signaldrähten (21) isoliert ist, ein äußeres Rohr (4), welches das Isolierrohr (3) und das Temperaturabtastelement (2) bedeckt, ein vorderes Halteelement (5A), welches an einem Außenumfang eines vorderen Endabschnitts (31) des Isolierrohrs (3) vorgesehen ist und den vorderen Endabschnitt (31) des Isolierrohrs (3) an dem äußeren Rohr (4) hält, und ein hinteres Halteelement (5B) auf, welches an einem Außenumfang eines hinteren Endabschnitts (32) des Isolierrohrs (3) vorgesehen ist, und den hinteren Endabschnitt (32) des Isolierrohrs (3) an dem äußeren Rohr (4) hält. Das vordere Halteelement (5A) ist aus nichtmetallischen anorganischen Fasern gebildet.

Description

[QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN]
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Vorzüge der Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-223263 , welche am 31. Oktober 2014 eingereicht wurde, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-119661 , welche am 12. Juni 2015 eingereicht wurde, deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in diese Anmeldung mit eingebunden sind.
[TECHNISCHES GEBIET]
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Temperatursensoren, welche die Temperatur eines gemessenen Teils durch ein Temperaturabtastelement messen.
[STAND DER TECHNIK]
In einem Temperatursensor zum Messen der Temperatur von beispielsweise Abgas, welches in einer Abgasleitung eines Fahrzeugs strömt, wird ein Temperaturabtastelement eingesetzt, dessen elektrische Charakteristiken sich mit der Temperatur ändern. In dem Temperatursensor sind ebenso vorgesehen: ein paar von Signaldrähten, welche sich nach hinten von dem Temperaturabtastelement erstrecken; ein Isolierrohr, welches das Paar von Signaldrähten hält, während es sie isoliert; und ein äußeres Rohr, welches den Außenumfang des Isolierrohrs bedeckt. Darüber hinaus wird der Außenumfang eines vorderen Endabschnitts des Isolierrohrs durch das äußere Rohr entweder direkt oder durch ein Füllmaterial oder dergleichen gehalten; der Außenumfang eines hinteren Endabschnitts des Isolierrohrs wird durch äußere Rohr über einen elastischen Körper, ein Metallgeflecht, eine Gummihülse oder dergleichen gehalten.
Beispielsweise ist in Patentdokument 1 ein Temperatursensor offenbart, in dem ein Isolierrohr an einem röhrenförmigen Element durch ein Halteelement montiert ist. Das Halteelement ist aus einem elastischen Körper (beispielsweise einer Feder) oder einem Metallgeflecht, welches durch ein Verflechten von dünnen Metalldrähten gebildet wird, gebildet.
[STAND-DER-TECHNIK-LITERATUR]
[PATENTLITERATUR]

[PATENTDOKUMENT 1] Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. JP 2012093340 A

[KURZFASSUNG DER ERFINDUNG]
In den vergangenen Jahren wurde es aufgrund von Abgasvorschriften und einem Bedarf an einer hohen Kraftstoffökonomie notwendig, die Steuerung von Turboladern unter Verwendung von Temperatursensoren zu verbessern. Demzufolge wurde es notwendig, dass die Temperatursensoren eine hohe Ansprechempfindlichkeit zum Steuern der Turbolader und eine Hochtemperatur-Vibrationswiderstandsfähigkeit haben, ausreichend, um einer Hochtemperatur- und Hochvibrations-Umgebung standzuhalten, in der die Turbolader verwendet werden.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben jedoch gefunden, dass es die folgenden Probleme mit dem Stand der Technik, wie beispielsweise Patentdokument 1, gibt, wenn das Halteelement, welches das Isolierrohr an dem röhrenförmigen Element (äußeres Rohr) hält, aus einem elastischen Körper (beispielsweise einer Feder), einem Metallgeflecht oder dergleichen gebildet ist. Das heißt, dass, wenn die Umgebung, in der die Temperatur durch den Temperatursensor gemessen wird, auf einer hohen Temperatur ist, das Halteelement wärme-verschlechtert wird, so dass es für das Halteelement schwierig wird, das Isolierrohr an dem röhrenförmigen Element stabil zu halten. Ferner wird es, wenn Vibration aufgrund der Fortbewegung des Fahrzeuges an den Temperatursensor übertragen wird, leichter für das Halteelement, unter dem Einfluss von Belastung, welche wiederholt induziert wird, wärme-verschlechtert zu werden. Zusätzlich bezeichnet die Wärme-Verschlechterung hier eine heiße Relaxation, d. h. das Phänomen, in welchem eine plastische Verformung unter niedriger Belastung innerhalb der elastischen Grenze auftritt, was verursacht, dass das Halteelement seine Haltekraft verliert. Beim Auftreten der heißen Relaxation kann, wenn Vibration aufgrund der Fortbewegung des Fahrzeugs zu dem Temperatursensor übertragen wird, das Isolierrohr unter der Vibration reißen oder gebogen werden.
Darüber hinaus ist ebenso ein Verfahren zum Befestigen des Isolierrohrs an dem röhrenförmigen Element durch ein Füllmaterial bekannt, welches das Temperaturabtastelement an dem röhrenförmigen Element befestigt. Wenn jedoch das Isolierrohr an dem röhrenförmigen Element durch das Füllmaterial befestigt ist, ist die Wärmemenge, welche von dem Element zu dem Isolierrohr über das Füllmaterial übertragen wird, groß, was verursacht, dass die Ansprechempfindlichkeit des Temperatursensors vermindert wird.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Hinsicht auf die obigen Umstände getätigt und hat es zum Ziel, einen Temperatursensor vorzusehen, welcher die Standfestigkeit gegenüber Wärme verbessern kann und ein Isolierrohr an einem äußeren Rohr über eine lange Zeitdauer stabil halten kann.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist ein Temperatursensor Folgendes auf:
ein Temperaturabtastelement, dessen elektrische Charakteristiken sich mit der Temperatur ändern;
ein Paar von Signaldrähten, welche sich von dem Temperaturabtastelement nach hinten erstrecken;
ein Isolierrohr, welches das Paar von Signaldrähten darin eingeführt hat und von dem Paar von Signaldrähten isoliert ist;
ein äußeres Rohr, welches das Isolierrohr und das Temperaturabtastelement bedeckt;
ein vorderes Halteelement, welches an einem Außenumfang eines vorderen Endabschnitts des Isolierrohrs vorgesehen ist und den vorderen Endabschnitt des Isolierrohrs an dem äußeren Rohr hält; und
ein hinteres Halteelement, welches an einem Außenumfang eines hinteren Endabschnitts des Isolierrohrs vorgesehen ist und den hinteren Endabschnitt des Isolierrohrs an dem äußeren Rohr hält,
wobei
das vordere Halteelement aus nichtmetallischen anorganischen Fasern gebildet ist.
Mit der obigen Konfiguration ist das vordere Halteelement, welches den vorderen Endabschnitt des Isolierrohrs an dem äußeren Rohr hält, aus den nichtmetallischen anorganischen Fasern gebildet.
Auch wenn die Umgebung, in der Temperatur durch den Temperatursensor gemessen wird, auf einer hohen Temperatur ist, ist es schwierig, dass die nichtmetallischen anorganischen Fasern wärme-verschlechtert werden, und demnach wird die Leistungsfähigkeit des Haltens des Isolierrohrs an dem äußeren Rohr kaum verringert. Insbesondere ist es für das vordere Halteelement leicht, welches an dem Außenumfang des vorderen Endabschnitts des Isolierrohrs vorgesehen ist, auf eine hohe Temperatur erwärmt zu werden. Demnach ist es durch ein Bilden des vorderen Halteelements mit den nichtmetallischen anorganischen Fasern möglich, das Isolierrohr an dem äußeren Rohr über eine lange Zeitdauer stabil zu halten.
Darüber hinaus ist es durch ein Halten des Isolierrohrs an dem äußeren Rohr mit dem vorderen Halteelement und dem hinteren Halteelement möglich, das Auftreten von Reißen oder Biegen des Isolierrohrs aufgrund von Vibration oder dergleichen zu verhindern.
Demzufolge ist es mit der obigen Konfiguration möglich, die Standfestigkeit des Temperatursensors gegen Wärme zu verbessern und das Isolierrohr stabil an dem äußeren Rohr über eine lange Zeitdauer stabil zu halten.
Darüber hinaus ist es, da das Isolierrohr an dem äußeren Rohr durch die Halteelemente gehalten wird, nicht notwendig, das Isolierrohr an dem äußeren Rohr durch ein Füllmaterial zu befestigen. Das heißt, dass die Verwendungsmenge eines Füllmaterials auf eine geringe Menge eingestellt werden kann, welche zum Befestigen des Temperaturabtastelements an dem äußeren Rohr nötig ist, wodurch ein Leerraum zwischen dem Füllmaterial und dem Isolierrohr vorgesehen ist. Demzufolge ist es möglich, die Wärmemenge, welche von dem Temperaturabtastelement zu dem Isolierrohr über das Füllmaterial übertragen wird, zu unterdrücken, wodurch die Ansprechempfindlichkeit und die Hochtemperatur-Widerstandsfähigkeit des Temperatursensors verbessert werden.
[KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
1 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Temperatursensor gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, welche einen vorderen Teil des Temperatursensors gemäß der Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht, welche einen hinteren Teil des Temperatursensors gemäß der Ausführungsform zeigt.
4 ist eine schematische Ansicht, welche den Temperatursensor gemäß der Ausführungsform montiert an einer Abgasleitung zeigt.
5 ist eine schematische Ansicht, welche einen Zustand zeigt, in dem ein Isolierrohr, welches Halteelemente daran montiert hat, in ein äußeres Rohr eingeführt wird.
6 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Temperatursensor gemäß einer ersten Abwandlung zeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Temperatursensor gemäß einer zweiten Abwandlung zeigt.
8 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Temperatursensor gemäß einer dritten Abwandlung zeigt.
9 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Temperatursensor gemäß einer vierten Abwandlung zeigt.
10 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Temperatursensor gemäß einer fünften Abwandlung zeigt.
11 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Temperatursensor gemäß einer sechsten Abwandlung zeigt.
12 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Temperatursensor gemäß einer siebten Abwandlung zeigt.
[AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG]
Wie in 1 gezeigt ist, weist ein Temperatursensor 1 gemäß einer Ausführungsform ein Temperaturabtastelement 2, ein Paar von Signaldrähten 21, ein Isolierrohr 3, ein äußeres Rohr 4, ein vorderes Halteelement 5A und ein hinteres Halteelement 5B auf. Das Temperaturabtastelement 2 hat elektrische Charakteristiken (elektrischer Widerstand), welche sich mit der Temperatur ändern. Das Paar von Signaldrähten 21 erstreckt sich von dem Temperaturabtastelement 2 nach hinten. Das Isolierrohr 3 hat das Paar von Signaldrähten 21 darin eingeführt und ist von dem Paar von Signaldrähten 21 isoliert. Darüber hinaus sieht das Isolierrohr 3 eine Isolierung zwischen dem Paar von Signaldrähten 21 und dem äußeren Rohr 4 vor. Das äußere Rohr 4 ist aus einem Metall gefertigt und geformt, um das Isolierrohr 3 und das Temperaturabtastelement 2 zu bedecken. Das vordere Halteelement 5A ist auf dem Außenumfang eines vorderen Endabschnitts 31 des Isolierrohrs 3 vorgesehen, um den vorderen Endabschnitt 31 des Isolierrohrs 3 an dem äußeren Rohr 4 zu halten. Das hintere Halteelement 5B ist auf dem Außenumfang eines hinteren Endabschnitts 32 des Isolierrohrs 3 vorgesehen, um den hinteren Endabschnitt 32 des Isolierrohrs 3 an dem äußeren Rohr 4 zu halten. Das vordere Halteelement 5A und das hintere Halteelement 5B sind aus nichtmetallischen anorganischen Fasern gebildet.
Hierin nachstehend wird der Temperatursensor 1 der vorliegenden Ausführungsform im Detail unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 beschrieben werden.
Wie in 4 gezeigt ist, ist der Temperatursensor 1 der vorliegenden Ausführungsform in einer Abgasleitung 7 eines Fahrzeuges angeordnet, um die Temperatur von Abgas G, welches in der Abgasleitung 7 strömt, zu messen.
In der Abgasleitung 7 ist ein Einführloch 71 zum Einführen des Temperatursensors 1 gebildet. Auf der nahen Seite des Einführloches 71 ist ein Abschnitt 711 mit einem Muttergewinde gebildet. Auf der entfernten Seite des Einführlochs 71 ist ein Hakenabschnitt 712 gebildet, welcher einen kleineren Durchmesser hat als der Abschnitt 711 mit dem Muttergewinde. Beim Einführen des Temperatursensors 1 in die Abgasleitung 7 wird eine Rippe 43, welche in dem äußeren Rohr 4 vorgesehen ist, an dem Hakenabschnitt 712 des Einführlochs 71 eingehakt und ein Nippel bzw. Anschlussnippel 44, welcher an dem Außenumfang des äußeren Rohrs 4 befestigt ist, wird an dem Muttergewinde 711 des Einführlochs 71 befestigt. Dann wird durch ein Verbringen der Rippe 43 in innigen Kontakt mit dem Hakenabschnitt 712 der Spalt bzw. Freiraum zwischen dem Temperatursensor 1 und dem Einführloch 71 geschlossen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Temperaturabtastelement 2 aus einem Thermistor gebildet. Zusätzlich kann das Temperaturabtastelement 2 ebenso anstelle des Thermistors aus einem Thermoelement oder einem Widerstandsthermometer, welches aus Platin (Pt) oder dergleichen gebildet ist, gebildet sein. Wie in 2 gezeigt ist, ist das Temperaturabtastelement 2 mit einer Glasschicht 22 bedeckt, um eine Sauerstoffreduktions-Verschlechterung zu unterdrücken. Das Temperaturabtastelement 2 ist in einem Raum S angeordnet, welcher innerhalb eines vorderen Endabschnitts 411 des äußeren Rohrs 4 und auf der vorderen Seite einer vorderen Endoberfläche 311 des Isolierrohrs 3 gebildet ist. In einem vorderen Teil des Raumes S ist ein Füllmaterial 61 angeordnet zum Befestigen des Temperaturabtastelements 2 an dem vorderen Endabschnitt 411 des äußeren Rohrs, einen Teil des Raumes S auf der hinteren Seite zurücklassend. Das Füllmaterial 61 enthält aggregierte Partikel wie beispielsweise Keramikpulver und eine Glaskomponente.
Wie in 2 gezeigt ist, hat das Paar von Signaldrähten 21 jeweils einen vorderen Teil 213, welcher von der vorderen Endoberfläche 311 des Isolierrohrs 3 nach vorne hervorsteht und mit dem Temperaturabtastelement 2 verbunden ist, und einen hinteren Teil 214, welcher in dem Isolierrohr 3 angeordnet ist. Das Paar von Signaldrähten 21 ist gebogen, so dass der Abstand zwischen den vorderen Teilen 213 des Paars von Signaldrähten 21 schmäler ist als der Abstand zwischen den hinteren Teilen 214 des Paars von Signaldrähten 21. Die vorderen Teile 213 des Paars von Signaldrähten 21 erstrecken sich parallel zueinander. Die hinteren Teile 214 des Paars von Signaldrähten 21 erstrecken sich parallel zueinander. Zwischen den vorderen Teilen 213 und den hinteren Teilen 214 des Paars von Signaldrähten 21 sind sich verjüngende Teile 215 gebildet, welche jeweils die vorderen Teile 213 mit den hinteren Teile 214 verbinden.
Das Füllmaterial 61 bedeckt die Gesamtheit des Temperaturabtastelements 2 und die Gesamtheit der vorderen Teile 213 des Paars von Signaldrähten 21. Darüber hinaus kann die Länge L1 des Füllens des Füllmaterials 61 eingestellt sein, um in dem Bereich von größer als oder gleich 0,6 L von einer inneren vorderen Endoberfläche des vorderen Endabschnitts 411 des äußeren Rohrs 4 nach hinten zu sein, wobei L die Länge von der inneren vorderen Endoberfläche des vorderen Endabschnitts 411 des äußeren Rohrs 4 zu der vorderen Endoberfläche 311 des Isolierrohrs 3 ist. Zu derselben Zeit wird, um die Wärmemenge, welche von dem Temperaturabtastelement 2 zu den hinteren Komponenten wie beispielsweise dem Isolierrohr 3 übertragen wird, zu unterdrücken, der Teil des Raumes S zwischen einer hinteren Endposition des Füllmaterials 61 und der vorderen Endoberfläche 311 des Isolierrohrs 3 belassen. Zusätzlich wird mit dem Auftreten eines Wärmeübertrags von dem Temperaturabtastelement 2 zu den hinteren Komponenten wie beispielsweise dem Isolierrohr 3 die Ansprechempfindlichkeit des Temperatursensors 1 erniedrigt.
Durch ein Bedecken der Gesamtheit des Temperaturabtastelements 2 mit dem Füllmaterial 61 ist es möglich, das Temperaturabtastelement 2 vor Vibration oder dergleichen zu schützen. Darüber hinaus ist es durch ein Bedecken der Gesamtheit der vorderen Teile 213 des Paars von Signaldrähten 21 mit dem Füllmaterial 61 möglich, zuverlässig einen Kontakt zwischen den vorderen Teilen 213 des Paars von Signaldrähten 21 mit dem Füllmaterial 61, welches zwischen den vorderen Teilen 213 zwischenliegend angeordnet ist, zu verhindern.
Darüber hinaus ist es in dem Temperatursensor 1 der vorliegenden Ausführungsform mit den Halteelementen 5A und 5B, welche das Isolierrohr 3 und das Paar von Signaldrähten 21 an dem äußeren Rohr 4 halten, möglich, die Verwendungsmenge des Füllmaterials 61 zu verringern.
Wie in den 2 bis 3 gezeigt ist, ist das Isolierrohr 3 aus einem gesinterten Keramikkörper mit einer zylindrischen Form gebildet; der gesinterte Keramikkörper hat ein Paar von Einführlöchern 33, in welches das Paar von Signaldrähten 21 eingeführt ist. Das Isolierrohr 3 ist aus einer im hohen Maße wärmewiderstandsfähigen Keramik wie beispielsweise Al₂O₃ (Aluminiumoxid), ZrO₂ (Zirkonoxid), MgO (Magnesiumoxid) oder dergleichen gebildet. Unter diesen Keramiken ist Al₂O₃ aufgrund seiner hohen Festigkeit und guten Verarbeitbarkeit zu bevorzugen. Darüber hinaus sind die Signaldrähte 21 beide mit dem Temperaturabtastelement 2 verbunden und in die jeweiligen Einführlöcher 33 eingeführt. Die Signaldrähte 21 sind aus einem wärmewiderstandsfähigen Material wie beispielsweise INCONEL601, INCONEL600, Pt, einer Fe-Cr-Al-Legierung oder einer Pt-Ir-Legierung oder dergleichen gebildet.
Darüber hinaus ist in den Spalten von Öffnungsabschnitten an beiden Enden jedes Einführloches 33 ein Klebstoff (beispielsweise ein Keramikklebstoff wie beispielsweise ARON CERAMIC oder dergleichen) 34 vorgesehen. Die Signaldrähte 21 sind durch den Klebstoff 34 an dem Isolierrohr 3 befestigt.
Das äußere Rohr 4 hat einen vorderen Rohrteil 41, welcher einen vorderen Teil des Isolierrohrs 3 und das Temperaturabtastelement 2 bedeckt, und einen hinteren Rohrteil 42, welcher sich auf der hinteren Seite des vorderen Rohrteils 41 erstreckt und einen hinteren Teil des Isolierrohrs 3 bedeckt. Der vordere Endabschnitt 411 des vorderen Rohrteils 41 ist im Durchschnitt an einer Position an der vorderen Seite der vorderen Endoberfläche 311 des Isolierrohrs 3 in Übereinstimmung mit der Größe des Temperaturabtastelements 2 im Durchmesser verringert.
Wie in 1 gezeigt ist, ist das vordere Halteelement 5A zwischen dem Außenumfang des vorderen Endabschnitts 31 des Isolierrohrs 3 und dem Innenumfang des vorderen Rohrteils 41 eingeschoben bzw. eingeklemmt und hält den vorderen Endabschnitt 31 des Isolierrohrs 3 an dem vorderen Rohrteil 41. Das hintere Halteelement 5B ist zwischen dem Außenumfang des hinteren Endabschnitts 32 des Isolierrohrs 3 und dem Innenumfang des hinteren Rohrteils 42 eingeschoben und hält den rückwärtigen Endabschnitt 32 des Isolierrohrs 3 an dem hinteren Rohrteil 42.
Wie in 3 gezeigt ist, sind in dem hinteren Rohrteil 42 angeordnet: das hintere Halteelement 5B, welches auf dem Außenumfang des hinteren Endabschnitts 32 des Isolierrohrs 3 vorgesehen ist; ein Paar von Zuleitungsdrähten (lead wires) 62, welche jeweils mit Abschnitten des Paars von Signaldrähten 21 verbunden sind, welche nach hinten von einer hinteren Endoberfläche des Isolierrohrs 3 hervorstehen; und eine Gummibuchse 63 zum Halten des Paars von Zuleitungsdrähten 62 an dem hinteren Rohrteil 42.
Durch die Verringerung im Durchmesser des Außenumfangs eines Abschnitts 412 des vorderen Rohrteils 41, welcher an der Außenumfangsseite des vorderen Halteelements 5A platziert ist, wird der vordere Endabschnitt 31 des Isolierrohrs 3 durch den vorderen Rohrteil 41 über das vordere Halteelement 5A eingeklemmt. Durch eine Verringerung im Durchmesser des Außenumfangs eines Abschnitts 421 des hinteren Rohrteils 42, welcher an der Außenumfangsseite des hinteren Halteelements 5B platziert ist, wird der hintere Endabschnitt 32 des Isolierrohrs 3 durch den hinteren Rohrteil 42 über das hintere Halteelement 5B eingeklemmt. Durch die Verringerung im Durchmesser des Außenumfangs eines Abschnitts 422 des hinteren Rohrteils 42, welcher an der Außenumfangsseite der Buchse 63 platziert ist, wird das Paar von Zuleitungsdrähten 62 durch den hinteren Rohrteil 42 über die Buchse 63 eingeklemmt.
Mit dem Isolierrohr 3, welches durch das äußere Rohr 4 über die Halteelemente 5A und 5B eingeklemmt ist, wird die maximale Haftreibung, welche auf das Isolierrohr 3 aufgrund der Halteelemente 5A und 5B wirkt, größer als die Last, welche auf das Isolierrohr 3 aufgrund der Vibration wirkt. Zusätzlich kann die maximale Haftreibung basierend auf den Rückstoßkräften (Oberflächendrücke), welche auf die Halteelemente 5A und 5B wirken, den Haftreibungskoeffizienten zwischen dem Isolierrohr 3 und den Halteelementen 5A und 5B und dem Haftreibungskoeffizienten zwischen den Halteelementen 5A und 5B und dem äußeren Rohr 4 bestimmt werden. Demzufolge ist es möglich, das Isolierrohr 3 stabil an dem äußeren Rohr zu halten.
Die nichtmetallischen anorganischen Fasern, welche jedes des Halteelements 5A und 5B bilden, sind ein ausgebildeter bzw. geformter Körper aus Keramikfasern, welcher in eine zylindrische Form, eine Mattenform oder eine Folien- bzw. Blechform geformt ist. Der geformte Körper aus Keramikfasern ist in der Wärmewiderstandsfähigkeit herausragend. Die Keramikfasern sind aus Aluminiumoxidfasern, Siliziumoxidfasern oder dergleichen gebildet. Der geformte Körper aus Keramikfasern kann in eine vorbestimmte Form durch ein Mischen der Keramikfasern mit anderen beliebigen Komponenten wie beispielsweise einem Bindemittel oder dergleichen geformt werden. Darüber hinaus kann der geformte Körper aus Keramikfasern ebenso durch ein aggregieren der Keramikfasern in eine watteähnliche Form ohne ein Verwenden eines Bindermittels gebildet werden.
Die nichtmetallischen anorganischen Fasern, welche jedes des Halteelements 5A und 5B bilden, können ebenso durch beispielsweise Glasfasern oder Mineralwolle anstelle der Keramikfasern implementiert werden.
Jedes der mattenförmigen oder folienförmigen Halteelemente 5A und 5B, welches aus dem geformten Körper von Keramikfasern gebildet ist, kann auf das Isolierrohr 3 gewickelt werden. Darüber hinaus ist es in dem Fall des Einsetzens der zylindrischen Halteelemente 5A und 5B möglich, das Isolierrohr 3 in jedes der Halteelemente 5A und 5B press-einzupassen. Ferner kann während des Zusammenbaus des Temperatursensors 1 das Isolierrohr 3, welches jedes der Halteelemente 5A und 5B daran montiert hat, in das äußere Rohr 4 eingeführt werden, wie in 5 gezeigt ist.
Darüber hinaus gleitet, wie in derselben Figur gezeigt ist, während des Einführens des Isolierrohrs 3 in das äußere Rohr 4 jedes der Halteelemente 5A und 5B auf dem Innenumfang des äußeren Rohrs 4, wodurch es möglich gemacht wird, die Koaxialität des Isolierrohrs 3 und des äußeren Rohrs 4 zu verbessern. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Zusammenbaufähigkeit des Temperatursensors 1 zu verbessern.
Darüber hinaus ist es während der Einführung des Isolierrohrs 3 in das äußere Rohr 4, wobei die Koaxialität des Isolierrohrs 3 und des äußeren Rohrs 4 leicht gesichert sind, möglich, zu verhindern, dass das Temperaturabtastelement 2 den vorderen Endabschnitt 411 des vorderen Rohrteils 41, welcher im Durchmesser verringert ist, beeinträchtigt. Demzufolge ist es möglich, zu verhindern, dass das Temperaturabtastelement 2 während des Zusammenbaus bricht bzw. Risse erhält.
Darüber hinaus kann jedes der Halteelemente 5A und 5B an dem Isolierrohr 3 über einen Kleber (beispielsweise einen Keramikkleber oder eine nichtverwobene Faser, welche ein organisches Bindemittel enthält) montiert werden. In diesem Fall ist es mit dem Klebstoff möglich, es für jedes der Halteelemente 5A und 5B schwierig zu machen, in einer axialen Richtung des Isolierrohrs 3 in der Position abgelenkt zu werden. Darüber hinaus kann der Klebstoff durch Wärme während des Sinterns des Füllmaterials 61 in dem Temperatursensor 1 nach dem Zusammenbau verdampft werden.
Darüber hinaus können die Keramikfasern, welche jedes der Halteelemente 5A und 5B bilden, ein ausdehnungsfähiges Additiv wie beispielsweise Vermiculit oder dergleichen enthalten. Das ausdehnungsfähige Additiv tritt in die Spalte zwischen den Keramikfasern ein und wird dadurch dort aufgenommen. In diesem Fall dehnt sich das ausdehnungsfähige Additiv aufgrund der Wärme während des Sinterns des Füllmaterials 61 in dem Temperatursensor 1 nach dem Zusammenbau aus. Darüber hinaus dehnt sich der geformte Körper aus Keramikfasern, welcher jedes der Halteelemente 5A und 5B bildet, aufgrund des ausdehnungsfähigen Additivs aus, wodurch Druck von jedem der Halteelemente 5A und 5B auf das Isolierrohr 3 und das äußere Rohr 4 erzeugt wird. Demzufolge ist es, wie in 6 gezeigt ist, möglich, das Isolierrohr 3 an dem äußeren Rohr 4 über die Halteelemente 5A und 5B ohne Pressen (Einklemmen) der Halteelemente 5A und 5B durch ein Verringern im Durchmesser des Außenumfangs des äußeren Rohrs 4 zu befestigen.
In dem Temperatursensor 1 der vorliegenden Ausführungsform sind das vordere Halteelement 5A und das hintere Halteelement 5B aus den geformten Körpern aus Keramikfasern gebildet.
Auch wenn die Umgebung, in der die Temperatur durch den Temperatursensor 1 gemessen wird, auf einer hohen Temperatur ist, ist es für die Keramikfasern schwierig, durch Wärme verschlechtert zu werden, und demnach wird die Leistungsfähigkeit des Haltens des Isolierrohrs 3 an dem äußeren Rohr 4 kaum verringert. Demnach ist es durch ein Bilden jedes der Halteelemente 5A und 5B mit den Keramikfasern möglich, das Isolierrohr 3 an dem äußeren Rohr 4 über eine lange Zeitdauer stabil zu halten.
In der Abgasleitung des Fahrzeugs werden ein Erwämen und Kühlen gemäß dem Verbrennungszyklus der Maschine wiederholt, und demnach wiederholt das äußere Rohr 4 des Temperatursensors 1 eine Ausdehnung und ein Zusammenziehen unter dem Einfluss von Wärme. Der Grad der Ausdehnung und des Zusammenziehens des aus Metall gefertigten äußeren Rohrs 4 ist höher als die Grade des Ausdehnens und Zusammenziehens des Isolierrohrs 3 und der Halteelemente 5A und 5B. Demnach tritt, wenn sich das äußere Rohr 4 ausdehnt, eine Situation auf, in der es für Spalte leicht ist, zwischen den Halteelementen 5A und 5B und dem äußeren Rohr 4 gebildet zu werden.
In der obigen Situation ist es durch ein Einstellen der Dichte des Füllens der geformten Körper aus Keramikfasern, welche die Halteelemente 5A und 5B bilden, zwischen dem Isolierrohr 3 und dem äußeren Rohr 4, um hoch zu sein, möglich, eine Rückstellkraft auf die Halteelemente 5A und 5B mit der Ausdehnung des äußeren Rohrs 4 zu haben. Hier bezeichnet die Dichte die Fülldichte, d. h. die Dichte der Halteelemente 5A und 5B nach dem Zusammenbau des Temperatursensors 1. Demzufolge ist es möglich, den Zustand des Haltens des Isolierrohrs 3 durch die Halteelemente 5A und 5B zu haben, so dass sie der Ausdehnung des äußeren Rohrs 4 folgen. Das heißt, dass es auch bei einer hohen Temperatur nach wie vor möglich ist, zu verhindern, dass Spalte zwischen den Halteelementen 5A und 5B und dem äußeren Rohr 4 gebildet werden. Demnach ist es auch in einer Umgebung, in der die Temperatur in großem Maße variiert, nach wie vor möglich, das Isolierrohr 3 stabil an dem äußeren Rohr 4 über eine lange Zeitdauer zu halten.
Darüber hinaus ist es, um eine Reduktions-Verschlechterung des Temperaturabtastelements 2 zu verhindern, welches aus dem Thermistor gebildet ist, bei einer hohen Temperatur nötig, Sauerstoff dem Temperaturabtastelement 2 von der hinteren Seite des Temperatursensors 1 zuzuführen. Mit jedem der Halbleiterelemente 5A und 5B, welche aus dem geformten Körper von Keramikfasern gebildet sind, wird es leicht für Sauerstoff, durch die Halteelemente 5A und 5B hindurchzutreten und dem Temperaturabtastelement 2 zugeführt zu werden.
Darüber hinaus ist es durch ein Halten des Isolierrohrs 3 an dem äußeren Rohr 4 mit dem vorderen Halteelement 5A und dem hinteren Halteelement 5B möglich, zu verhindern, dass das Isolierrohr 3 aufgrund von Vibration oder dergleichen Risse bildet bzw. bricht. Darüber hinaus ist es, wie in 7 gezeigt ist, möglich, Vibrationsbelastung, welche auf das Isolierrohr 3 wirkt, durch ein Erhöhen der axialen Längen der Halteelemente 5A und 5B und demnach der Flächen der Halteelemente 5A und 5B, welche an dem Isolierrohr 3 montiert sind, zu verringern.
Demzufolge ist es mit dem Temperatursensor 1 der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Standfestigkeit gegen Wärme zu verbessern und ein das Isolierrohr 3 an dem äußeren Rohr 4 über eine lange Zeitdauer stabil zu halten.
Darüber hinaus ist es durch ein Entwickeln der Halteelemente 5A und 5B, um das Isolierrohr 3 an dem äußeren Rohr 4 zu halten, möglich, zu verhindern, dass das Isolierrohr 3 während des Zusammenbaus des Temperatursensors 1 bricht bzw. Risse bildet. Es ist ebenso möglich, die Verwendungsmenge des Füllmaterials 61 zu verringern, wodurch verhindert wird, dass die Ansprechempfindlichkeit des Temperatursensors 1 verringert wird.
Es ist zu bevorzugen, die Dicke t1 der Halteelemente 5A und 5B und den Zwischenraum bzw. Spalt t2 zwischen dem Isolierrohr 3 und dem äußeren Rohr 4 (dem vorderen Rohrteil 41, dem hinteren Rohrteil 42) einzustellen, um die Beziehung t1 > t2 zu erfüllen. Als eine Konsequenz ist es möglich, die Koaxialität des Isolierrohrs 3 und des äußeren Rohrs 4 zu verbessern und das Isolierrohr 3 stabil an dem äußeren Rohr 4 zu halten. Andererseits kann, wenn die Dicke t1 der Halteelemente 5A und 5B zu groß ist, die Anordnung des Temperatursensors 1 schwierig werden; darüber hinaus können die Haltekräfte (Oberflächendrücke), welche auf die Halteelemente 5A und 5B wirken, zu hoch werden, was verursacht, dass eine heiße Relaxation in den Halteelementen 5A und 5B auftritt. Demnach ist die Beziehung zwischen der Dicke t1 und dem Zwischenraum t2 vorzugsweise derart, dass 2 × t2 > t1 > t2.
Zusätzlich ist es, wenn die Dicke t1 der Halteelemente 5A und 5B geringer ist als der Zwischenraum t2 unmöglich, das Isolierrohr 3 sicher zu halten. Demnach kann das Isolierrohr 3 gebrochen werden, wenn Vibrationsbelastung auf das Isolierrohr 3 wirkt.
Beispielsweise können, wenn der Zwischenraum zwischen dem Isolierrohr 3 und dem äußeren Rohr 4 ungefähr 1 mm ist, Halteelemente 5A und 5B eingesetzt werden, welche die Form einer Folie mit einer Dicke von ungefähr 1,5 mm haben. Darüber hinaus kann das Isolierrohr 3, welches die Halteelemente 5A und 5B hat, welche darauf gewickelt sind, in das äußere Rohr 4 press-eingepasst werden, wodurch die Koaxialität des Isolierrohrs 3 und des äußeren Rohrs 4 verbessert wird und demnach die Zusammenbaufähigkeit des Temperatursensors 1.
Darüber hinaus kann, wie in 8 gezeigt ist, das Isolierrohr 3 an dem äußeren Rohr 4 durch Halteelemente 5A, 5B und 5C gehalten werden, welche jeweils an drei Orten in der longitudinalen Richtung vorgesehen sind. In diesem Fall kann das Halteelement 5C, welches an der Zwischenposition vorgesehen ist, ebenso durch ein Verringern im Durchmesser des Außenumfangs eines Abschnitts 413 des vorderen Rohrteils 41 zusammengedrückt werden. Durch ein Erhöhen der Anzahl von Orten, an denen das Isolierrohr 3 durch die Halteelemente 5A, 5B und 5C gehalten wird, ist es möglich, die Verrückung, welche für das Isolierrohr 3 durch Vibration verursacht wird,, und demnach Vibrationsbelastung, welche auf das Isolierrohr 3 wirkt, zu verringern.
Darüber hinaus können, wie in 9 gezeigt ist, das vordere Halteelement 5A und das hintere Halteelement 5B aus einem Halteelement 5 gebildet sein, welches diese in ein Stück integriert. In diesem Fall ist es durch das Halteelement 5 möglich, die gesamte Länge des Isolierrohrs 3 an dem äußeren Rohr 4 zu halten. Darüber hinaus ist es in diesem Fall, da das gesamte Isolierrohr 3 durch das Halteelement 5 abgestützt werden kann, möglich, das Isolierrohr 3 an dem äußeren Rohr 4 über eine lange Zeitdauer stabil zu halten.
In den 1 bis 9 ist der Fall gezeigt, in dem die Signaldrähte 21 des Temperaturabtastelements 2 aus Zuleitungsdrähten gebildet sind, welche von dem Temperaturabtastelement 2 herausgeführt werden.
Andernfalls können, wie in 10 gezeigt ist, die Signaldrähte 21 eine Konfiguration haben, in der Leitungsabschnitte 211, welche von dem Temperaturabtastelement 2 herausgeführt werden, und Zuleitungsdrahtelemente 212, welche von den Einführlöchern 33 des Isolierrohrs 3 hervorstehen, einander an ihren jeweiligen Enden entgegengesetzt sind und dann laserverschweißt werden. Darüber hinaus können, wie in 11 gezeigt ist, die Signaldrähte 21 ebenso eine Konfiguration haben, in der Zuleitungsabschnitte 211, welche von dem Temperaturabtastelement 2 herausgeführt werden, und Zuleitungsdrahtelemente 212, welche von den Einführlöchern 33 des Isolierrohrs 3 hervorstehen, überlappt werden und dann lasergeschweißt werden. In diesem Fall werden diese Teile der Leitungsabschnitte 211, welche nicht, auf den Zuleitungsdrahtelementen 212 überlappt sind vollständig mit dem Füllmaterial 61 bedeckt.
Darüber hinaus kann, wie in 12 gezeigt ist, das Isolierrohr 3 aus einem Mantelanschluss gebildet sein. In diesem Fall ist der Mantelanschluss mit einem aus Metall gefertigten hohlen Rohr 35 und einem isolierenden Füllmaterialpulver 36, welches in das hohle Rohr 35 gefüllt ist, konfiguriert, wo das Paar von Signaldrähten 21 (Zuleitungsdrahtelemente 212) eingeführt ist. In diesem Fall ist durch das isolierende Füllmaterialpulver 36 eine Isolierung zwischen dem Paar von Signaldrähten 21 (Zuleitungsdrahtelemente 212) und dem äußeren Rohr 4 vorgesehen. Darüber hinaus ist es in diesem Fall ebenso möglich, dieselben vorteilhaften Effekte wie in dem Fall des Bildens des Isolierrohrs 3 mit dem gesinterten Keramikkörper zu erreichen.
Darüber hinaus können in diesem Fall die Zuleitungsabschnitte 211, welche das Paar von Signaldrähten 21 bilden, beispielsweise aus Pt, einer Pt-Ir-Legierung, einer Pt-Rh-Legierung oder dergleichen gebildet werden. Die Zuleitungsdrahtelemente 212, welche das Paar von Signaldrähten 21 bilden, können beispielsweise aus INCONEL601, INCONEL600, einer Fe-Cr-Al-Legierung oder dergleichen gebildet werden. Das Füllmaterialpulver 36 kann beispielsweise aus MgO (Magnesiumoxidpulver), SiO₂ (Siliziumoxidpulver) oder dergleichen gebildet werden. Darüber hinaus können in dem Temperatursensor 1, welcher in 12 gezeigt ist, die Zuleitungsabschnitte 211, welche von dem Temperaturabtastelement 2 herausgeführt werden, und die Zuleitungsdrahtelemente 212 überlappt und dann laserverschweißt werden. In diesem Fall werden die Schweißstellen, welche zwischen den Zuleitungsabschnitten 211 und den Zuleitungsdrahtelementen 212 gebildet werden, vollständig mit dem Füllmaterial 61 bedeckt.
Zusätzlich ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform und Abwandlungen beschränkt, und sie funktioniert ohne zu sagen, dass verschiedene Änderungen getätigt werden können, ohne von dem Gedanken der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims

Temperatursensor (1), der Folgendes aufweist: ein Temperaturabtastelement (2), dessen elektrische Charakteristiken sich mit der Temperatur ändern; ein Paar von Signaldrähten (21), welche sich von dem Temperaturabtastelement (2) nach hinten erstrecken; ein Isolierrohr (3), welches das Paar von Signaldrähten (21) darin eingeführt hat und von dem Paar von Signaldrähten (21) isoliert ist; ein äußeres Rohr (4), welches das Isolierrohr (3) und das Temperaturabtastelement (2) bedeckt; ein vorderes Halteelement (5A), welches an einem Außenumfang eines vorderen Endabschnitts (31) des Isolierrohrs (3) vorgesehen ist und den vorderen Endabschnitt (31) des Isolierrohrs (3) an dem äußeren Rohr (4) hält; und ein hinteres Halteelement (5B), welches an einem Außenumfang eines hinteren Endabschnitts (32) des Isolierrohrs (3) vorgesehen ist, und den hinteren Endabschnitt (32) des Isolierrohrs (3) an dem äußeren Rohr (4) hält, wobei das vordere Halteelement (5A) aus nichtmetallischen anorganischen Fasern gebildet ist.
Temperatursensor (1) nach Anspruch 1, wobei das hintere Halteelement (5B) aus nichtmetallischen anorganischen Fasern gebildet ist.
Temperatursensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die nichtmetallischen anorganischen Fasern ein geformter Körper aus Keramikfasern sind, welcher in eine Mattenform oder eine Folienform geformt ist.
Temperatursensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Isolierrohr (3) aus einem gesinterten Keramikkörper gebildet ist, welcher ein Paar von Einführlöchern (33) hat, in welche das Paar von Signaldrähten (21) eingeführt ist.
Temperatursensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Isolierrohr (3) aus einem aus Metall gefertigten hohlen Rohr (35) und einem isolierenden Füllmaterialpulver (36) gebildet ist, welches in das hohle Rohr (35) gefüllt ist, wo das Paar von Signaldrähten (21) eingeführt ist.
Temperatursensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Temperaturabtastelement (2) in einem Raum (S) angeordnet ist, welcher innerhalb eines vorderen Endabschnitts (411) des äußeren Rohrs (4) und an einer Vorderseite einer vorderen Endoberfläche (311) des Isolierrohrs (3) gebildet ist, und in einem vorderen Teil des Raums (S) ein Füllmaterial (61) angeordnet ist, welches das Temperaturabtastelement (2) an dem vorderen Endabschnitt (411) des äußeren Rohrs (4), einen Teil des Raums (S) an der hinteren Seite belassend, befestigt.
Temperatursensor (1) nach Anspruch 6, wobei ein Abstand zwischen vorderen Teilen (213) des Paars von Signaldrähten (21), welche mit dem Temperaturabtastelement (2) verbunden sind, schmäler ist als ein Abstand zwischen hinteren Teilen (214) des Paars von Signaldrähten (21), welche in dem Isolierrohr (3) angeordnet sind, und das Füllmaterial (61) die Gesamtheit des Temperaturabtastelements (2) und die Gesamtheit des Vorderteils (213) des Paars von Signaldrähten (21) bedeckt.