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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Temperatursensor, der
ein in einem Fluiddurchtritt angeordnetes temperaturempfindliches Element
für ein
Erfassen der Temperatur eines in dem Fluiddurchtritt strömenden Fluids
aufweist.
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Ein
bekannter Temperatursensor dieser Art wird bei einem Kraftfahrzeug
verwendet (siehe beispielsweise JP-A Nr. 7-201 523 und Nr. 9-126.910). Diese
Art eines Temperatursensors wird als ein Abgastemperatursensor verwendet
und hat ein temperaturempfindliches Element (wie beispielsweise
ein Thermistorelement) für
ein Erfassen der Temperatur eines Abgases (eines Fluides), das in
einem Abgaskanal (einem Strömungsdurchtritt)
strömt.
Dieser Sensor ist im allgemeinen in dem Abgaskanal in der Art und
Weise montiert, wie dies in 1A gezeigt ist.
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Dieser
Temperatursensor 200 weist ein Leitungselement (ein Mantelstift) 1,
das einen Metallaußenzylinder 1a und
ein Paar leitfähiger
Kerndrähte 1b hat,
die in dem Metallaußenzylinder 1a über ein Isoliermaterial
gehalten werden, ein mit den Enden der Kerndrähte 1b an dem Ende
des Leitungselementes 1 verbundenes temperaturempfindliches
Element 2 (wie beispielsweise ein Thermistorelement) und
ein Paar Leiterdrähte 4,
die mit den anderen Enden der Kerndrähte 1b an dem anderen
Ende des Leitungselementes 1 für einen Anschluß an einem externen
Schaltkreis verbunden sind, auf, wobei das Leitungselement 1 in
ein Loch A3 eingefügt
wird, das in einem Wandabschnitt A2 ausgebildet ist, das den Abgaskanal
A1 definiert, wodurch das temperaturempfindliche Element 2 in
die richtige Position in dem Abgaskanal A1 gesetzt wird.
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Bei
diesem Aufbau sind die Verbindungsabschnitte (Leiterdrahtkupplungsabschnitte
bzw. Leiterdrahtverbindungsabschnitte) B1 zwischen den Kerndrähten 1b und
den Leiterdrähten 4 dadurch
geschützt,
das sie mit einem zylindrischen Schutzelement (eine Hülse) J6
bedeckt sind. Dieses Schutzelement J6 ist um den ganzen Umfang der
Schweißzone
(des Kupplungsabschnittes bzw. Verbindungsabschnittes) D1 entlang
der Außenumfangsfläche des
Außenzylinders 1a gekuppelt
bzw. mit dieser verbunden. Außerdem
ist ein Dichtelement J5 zum Verhindern des Austretens des Abgases
aus dem Loch A3 um die gesamte Außenumfangsfläche des
Schutzelementes J6 in der Schweißzone (in dem Verbindungsabschnitt)
D2 mit dieser verbunden.
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Dieses
Dichtelement J5 hat, wie dies in 1A gezeigt
ist, eine abgeschrägte
Sitzfläche
J5a, die der abgeschrägten
Fläche
des Loches A3 entspricht. Indem die Sitzfläche J5a in einen Kontakt mit der
abgeschrägten
Fläche
des Loches A3 durch eine Schraube A5 gebracht wird, wird verhindert,
daß das Abgas
aus dem Loch A3 austritt.
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Außerdem ist
eine aus einem wärmewiderstandsfähigen Metall
hergestellte Metallabdeckung 3 um die gesamte Außenumfangsfläche des
Außenzylinders 1a mit
einem Ende des Leitungselementes 1 verbunden. Das temperaturempfindliche
Element 2 ist in der Metallabdeckung 3 untergebracht
und somit vor dem Abgas geschützt.
Das Ausgabesignal des temperaturempfindlichen Elements 2 wird
von einem nicht gezeigten externen Schaltkreis mittels der Leiterdrähte 4 von
den Kerndrähten 1b des
Leitungselements 1 aufgenommen, wodurch die Temperatur
des Abgases erfaßt
wird.
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In
dem Fall, bei dem das temperaturempfindliche Element 2 in
dem Abgaskanal A1 mit diesem Aufbau angeordnet ist, sind jedoch
die Schweißzonen
D1 und D2 dem Abgas in dem Abgaskanal A1 ausgesetzt und daher ist
es erforderlich, daß das
Abgas von der Außenseite
des Durchtrittes an drei Stellen abgedichtet wird, die die Sitzfläche J5a
des Dichtelements J5 und die Schweißzonen D1 und D2 umfassen.
Insbesondere ist, da es zwei Kupplungsabschnitte bzw. Verbindungsabschnitte
gibt, an denen das Aufrechterhalten der Luftdichtheit erforderlich
ist, der sich ergebende Aufbau vom Gesichtspunkt des Abdichtens
gegenüber
dem Abgas außerordentlich unzuverlässig.
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Außerdem haben
vom Gesichtspunkt der Verbesserung des Ansprechverhaltens des Sensors aus
betrachtet, die Bauteilelemente des temperaturempfindlichen Abschnittes
des Sensors, d.h. das temperaturempfindliche Element 2,
die Metallabdeckung 3 und das Leitungselement 1 vorzugsweise
einen geringen Durchmesser. In diesem Fall ist es erforderlich,
daß das
mit dem Außenzylinder 1a des Leitungselements 1 verbundene
Schutzelement J6 ebenfalls einen geringen Durchmesser hat. Andererseits
ist es erforderlich, daß der
Abschnitt des Schutzelements J6 für einen Schutz der Leiterdrahtverbindungsabschnitte
B1 einen ausreichenden Raum für das
Schweißen
oder ein Anordnen eines Anschlusses für eine Verbindung der Kerndrähte 1b und
der Leiterdrähte 4 sicherstellt.
Daher bildet der Durchmesser des Abschnittes des Schutzelements
J6 für einen
Schutz der Leiterdrahtverbindungsabschnitte B1 einen Steuerfaktor
zum Bestimmen des Durchmessers des Schutzelementes J6.
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Wie
dies in 1A gezeigt ist,
hat das Schutzelement J6 eine gerade Form. Der Durchmesser des Schutzelements
J6 kann daher zum Sicherstellen des Durchmessers des Schutzabschnittes
für die
Leiterdrahverbindungsabschnitte B1 nicht mehr als notwendig verringert
werden. Außerdem
wird der Durchmesser des Leitungselements 1, der mit der
Innenumfangsfläche
des Schutzelements J6 mit der Außenumfangsfläche des
Außenzylinders 1a von ihm
verbunden ist, durch den Durchmesser des Schutzelements J6 bestimmt
und kann daher nicht ohne weiteres verringert werden.
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Zum
Verbessern des Ansprechverhaltens des Temperatursensors kann ein
verformtes Schutzelement (eine mit einem Absatz versehene Hülse) J6, das
in 1B gezeigt ist, angewendet
werden, bei der der Abschnitt für
einen Schutz der Leiterdrahverbindungsabschnitte B1 und der Abschnitt
D1 für
ein Kuppeln bzw. Verbinden mit dem Außenzylinder 1a des
Leitungselements 1 unterschiedliche Durchmesser haben.
Dieser Aufbau erfordert jedoch nicht nur ein Abtrennen des Rohres,
sondern auch ein Ziehen beim Bearbeiten des Schutzelements, wodurch
sich beträchtlich
erhöhte
Bearbeitungskosten und damit erhöhte
Herstellkosten ergeben.
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Die
vorstehend beschriebenen Probleme des Abdichtens und das vorstehend
beschriebene Schutzelement sind nicht auf den Temperatursensor für ein Erfassen
der Abgastemperatur beschränkt. Genauer
gesagt treten diese Probleme bei Temperatursensoren auf, die ein
Leitungselement, von dem ein Ende mit einem temperaturempfindlichen
Element verbunden ist und das andere Ende mit Leiterdrähten verbunden
ist, und ein zylindrisches Schutzelement für ein Abdecken des Verbindungsabschnittes
der Leiterdrähte
aufweisen, wobei das Leitungselement in dem Fluidurchtritt angeordnet
ist, indem es in ein in dem Wandabschnitt eines Fluiddurchtrittes ausgebildetes
Loch eingefügt
wird.
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DE 40 21 997 A1 beschreibt
einen Hochtemperaturthermistor zur Temperaturmessung, der in einem
hitzebeständigen
Metallrohr eingebaut ist. Beide Platinelektroden des Thermistors
sind dabei von einem Isoliermaterial, einem Magnesiafüllstoff,
umgeben.
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US 5 743 646 A zeigt
einen Temperatursensor, dessen Sensorelement in einem Rohr angeordnet
ist, wobei beide Anschlussdrähte
des Sensorelements in ein isolierendes Keramikpulver gebettet sind.
Das Rohr wird über
einen wärmeisolierenden Glaszylinder
in ein Gehäuse
eingebaut.
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Im
Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme des Standes der
Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Temperatursensor
zu schaffen, der ein in einem Fluiddurchtritt über den Wandabschnitt des Fluiddurchtrittes
angeordnetes temperaturempfindliches Element für ein Erfassen der Temperatur
des Fluides aufweist, wobei das Abdichten des Fluides zuverlässig verbessert
ist, während
gleichzeitig der Durchmesser des Sensors ohne Zunahme an Kosten
verringert ist.
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Um
die vorstehend beschriebene Aufgabe erfindungsgemäß zu lösen, wird
ein Temperatursensor mit den Merkmalen von Anspruch 1 geschaffen, bei
dem ein Dichtelement 5 für einen Schutz gegenüber dem
Austreten des Fluids in einem engen Kontakt mit einem Loch A3 angeordnet
ist, das in einem einen Fluiddurchtritt A1 definierenden Wandabschnitt A2
ausgebildet ist, und über
die gesamte Außenumfangsfläche mit
einem ein Leitungselement 1 bildenden Außenzylinders
A1 verbunden ist. Gleichzeitig ist ein zylindrisches Schutzelement 6,
das die Verbindungsabschnitte B1 zwischen den Kerndrähten 1b des
Leitungselements 1 und den Leiterdrähten 4 für ein Anschluß an einem
externen Schaltkreis bedeckt, mit dem Dichtelement 5 an
einem Abschnitt C2, der von dem Fluiddurchtritt A1 weiter entfernt
als der Verbindungsabschnitt C1 zwischen dem Dichtelement 5 und
dem Außenzylinder 1a ist,
verbunden.
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Als
ein Ergebnis ist bei dem Stand der Technik dem Fluid ausgesetzte
Verbindungsabschnitt des Schutzelements nicht dem Fluid ausgesetzt,
da das Schutzelement 6 mit dem Dichtelement 5 an
dem Abschnitt C2 verbunden ist, der von dem Fluiddurchtritt A1 sich
weiter entfernt befindet als der Kupplungsabschnitt bzw. Verbindungsabschnitt
C1 zwischen dem Dichtelement 5 und dem Außenzylinder 1a.
Nur ein Verbindungsabschnitt C1 zwischen dem Dichtelement 5 und
dem Außenzylinder 1a ist
dem Fluid ausgesetzt, wodurch die Zuverlässigkeit der Abdichtung verbessert
ist.
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Außerdem ist
das Leitungselement 1 an dem Dichtelement 5 mit
der Außenumfangsfläche des
Außenzylinders 1 verbunden
und das Schutzelement 6 ist mit dem Dichtelement 5 verbunden.
Der Durchmesser des Leitungselements 1 oder des Schutzelements 6 wird
dadurch nicht durch den Durchmesser des anderen (des Leitungselements 1 oder
des Schutzelements 6) beeinflußt. Somit kann das zylindrische
Schutzelement 6, während
es eine gerade Form beibehält,
einen ausreichenden Raum für
den Leiterdrahtanschluß sicherstellen.
Gleichzeitig kann der Außendurchmesser
des Außenzylinders 1a,
d.h. der Außendurchmesser
des Leitungselements 1 verringert werden, so daß der Durchmesser
des Sensors ohne eine Zunahme an Kosten verringert werden kann.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung wird ein Temperatursensor geschaffen,
bei dem ein Vorsprung 5b entlang der axialen Richtung des
Außenzylinders 1a,
der sich von dem Fluiddurchtritt A1 nach außen erstreckt, an dem Dichtelement 5 ausgebildet
ist, wobei das Schutzelement 6 mit der Außenumfangsfläche oder
mit der Anßenumfangsfläche des
Vorsprungs 5b verbunden ist.
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Als
ein Ergebnis können
das Schutzelement 6 und das Dichtelement 5 miteinander
nicht an der Zylinderendfläche
des Schutzelements 6, sondern an der Außenumfangsfläche oder
an der Inneaumfangsfläche
des Zylinders verbunden werden. Im Vergleich zu dem Kuppeln bzw.
Verbinden an der zylindrischen Endfläche kann daher die Kupplungsfläche bzw.
Verbindungsfläche
erhöht
werden, um eine bessere bzw. Verbindungsfestigkeit zu erreichen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Temperatursensor
geschaffen, bei dem das Schutzelement 6 und der Außenzylinder 1a des
Leitungselements 1 aneinander fest verstemmt sind, so daß das Leitungselement nicht
ohne weiteres schwingt und gegenüber
von außen
aufgebrachten Schwingungen widerstandsfähig ist.
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Die
Bezugszeichen, die die vorstehend beschriebenen Bauteile bezeichnen,
entsprechen der speziellen Ausführung,
die unter Bezugnahme auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
dargestellt ist.
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Die
Erfindung wird durch die detaillierte Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
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Die 1A und 1B zeigen
Abbildungen zur Erläuterung
eines herkömmlichen
Temperatursensors.
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2 zeigt
eine Schnittansicht zur Erläuterung
eines allgmeinen Aufbaus von einem Temperatursensor gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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Die 3A und 3B zeigen
Abbildungen zur Erläuterung
von einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Die 4A bis 4E zeigen
Abbildungen von Beispielen gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, bei denen ein Verstemmen mit einem zwischengeordneten
Abstandhalter geschieht.
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Die 5A und 5B zeigen
Abbildungen von einem Beispiel gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei denen ein Verstemmen ohne jeglichen Abstandhalter
geschieht.
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2 zeigt
eine Schnittansicht mit einem allgemeinen Aufbau von einem Temperatursensor 100 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die Erläuterung
wird unter der Annahme dargelegt, daß der Temperatursensor 100 in
einem Abgaskanal (einem Fluiddurchtritt) A1 von einem Kraftfahrzeug
als ein Abgastemperatursensor für
ein Erfassen der Temperatur des in dem Durchtritt A1 strömenden Abgases
(des Fluides) von einem Verbrennungsmotor montiert ist.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
stellt eine Verbesserung des Aufbaus von dem Dichtelement, dem Schutzelement
und den Abschnitten für
ein Verbinden von diesen des herkömmlichen Temperatursensors 200 dar,
der in 1A gezeigt ist. Deshalb sind die
gleichen Bauteile, d.h. das Leitungselement 1, das temperaturempfindliche
Element 2, die Metallabdeckung 3 und die Leiterdrähte 4 in 2 mit
den gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Bauteile von 1A bezeichnet.
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Der
Mantelstift 1, der das Leitungselement bildet, hat beispielsweise
einen aus rostfreiem Stahl SUS310S hergestellten metallischen Außenzylinder 1a,
ein Paar aus einem Metall wie beispielsweise SUS310S hergestellte
leitfähige
Kerndrähte 1b und Isolationspulver 1c aus
einem Material wie beispielsweise MgO, das für eine Isolation zwischen dem
Außenzylinder 1a und
den Kerndrähten 1b eingefüllt ist und
die Kerndrähte 1b hält.
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Der
Mantelstift 1 wird hergestellt, indem ein Paar Kerndrähte 1b in
dem Außenzylinder 1a in
einer beabstandeten Beziehung zueinander in der im wesentlichen
parallel zu der Achse des Außenzylinders 1a weisenden
Richtung angeordnet wird und danach das Isolationspulver 1c in
den Außenzylinder 1a gefüllt wird,
wobei die Schritte eines Verringerns des Durchmessers von einem
dicken Material und ein Glühen
wiederholt werden.
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Ein
Thermistorelement kann beispielsweise als ein temperaturempfindliches
Element verwendet werden, das an einem Ende des Mantelstifts 1 für eine Erfassung
der Temperatur des Abgases angeordnet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
hat das temperaturempfindliche Element 2 einen massiven
zylindrischen Elementabschnitt 2a, der aus einem Thermistormaterial
wie beispielsweise ein Halbleiteroxid hergestellt ist, und ein Paar
Elektrodendrähte 2b,
die zu dem Mantelstift von dem Elementabschnitt 2a nach
außen
führen.
Das Paar der Elektrodenleitungen 2b wird durch Laserschweißen oder Widerstandsschweißen an einem
Ende von jedem Kerndraht 1b des Mantelstifts 1 elektrisch
verbunden.
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Außerdem hat
der Mantelstift 1 an einem Ende von ihm eine Metallabdeckung
(eine aus einem Metall hergestellte Schutzabdeckung) 3 in
der Form eines mit einem Boden versehenen Zylinders, der aus einem
wärmewiderstandsfähigen Metall
wie beispielsweise SUS310S hergestellt ist, um das temperaturempfindliche
Element 2 unterzubringen und zu schützen. Die Metallabdeckung 3 dichtet
das temperaturempfindliche Element 2 in ihr ab, indem die
Außenumfangsfläche des
Zylinderöffnungsabschnittes mit
der Außenumfangsfläche des
Außenzylinders 1a des
Mantelstifts 1 umwickelt wird und der gesamte Umfang durch
Laser oder dergleichen verschweißt wird.
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Ein
Paar der an dem anderen Ende des Mantelstiftes 1 angeordneten
Leiterdrähte 4 sind
jeweils durch ein Schweißen
oder durch eine Anschlußeinrichtung
mit dem anderen Ende von jedem Kerndraht 1b (die Leiterdrahtverbindungsabschnitte
B1) elektrisch verbunden. Die Kerndrähte der Leiterdrähte 4 sind
aus einem Metall wie beispielsweise rostfreier Stahl hergestellt
und mit einem nicht gezeigten externen Schaltkreis (wie beispielsweise
die ECU von dem Kraftfahrzeug) an einem Ende verbunden, das von
dem Abschnitt entfernt ist, an dem die Kerndrähte 1b des Mantelstifts 1 verbunden
sind.
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Dieser
Temperatursensor 100 ist wie der vorstehend beschriebene
Temperatursensor 200 in dem Abgaskanal A1 in einer derartigen
Weise montiert, daß sein
Mantelstift 1 in das Loch A3 eingefügt wird, daß in dem Wandabschnitt A2 des
Abgaskanals A1 ausgebildet ist, und das temperaturempfindliche Element 2 wird
in dem Abgaskanal A1 angeordnet.
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Das
Loch A3 ist in der Montagemutter (Montageeinrichtung) A4 ausgebildet,
das in diesem Fall in dem Wandabschnitt A2 sitzt. Das Loch A3 hat
einen Gewindeabschnitt mit einem großen Durchmesser außerhalb
des Abgaskanals A1 und einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser,
dessen Durchmesser kleiner als der Gewindeabschnitt ist, innerhalb des
Abgaskanals A1. Zwischen dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser
und dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser ist ein abgeschrägter konischer
Abschnitt ausgebildet, dessen Lochdurchmesser von dem Abschnitt
mit dem großen
Durchmesser zu dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser immer mehr
abnimmt.
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Eine
ein Dichtelement bildende Rippe 5 ist in einer derartigen
Weise angeordnet, daß sie
den gesamten Umfang von einem Abschnitt des Außenzylinders 1a zwischen
den Enden des Mantelstifts 1 umgibt. Die Rippe 5 hat
eine ringartige Form und hat eine konische Sitzfläche 5a,
die dem abgeschrägten Abschnitt
des Lochs A3 entspricht. Die Sitzfläche 5a gelangt mit
dem abgeschrägten
Abschnitt in einen engen Kontakt, so daß verhindert wird, daß das Abgas
durch das Loch A3 tritt und aus dem Abgaskanal A1 heraustritt.
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Außerdem hat
die Rippe 5 einen ringartigen Vorsprung 5b, der
entlang der Achse des Außenzylinders 1a von
dem Abgaskanal A1 nach außen
vorsteht. Die ein Dichtelement mit diesem Aufbau bildende Rippe 5 wird
durch ein Kaltschmieden oder ein Abtrennen oder ein spanendes Bearbeiten
eines Metalles wie beispielsweise rostfreier Stahl gebildet.
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Der
Mantelstift 1 wird in die Rippe 5 eingefügt und das
Ende 5c der Rippe 5, das dem Abgaskanal A1 näher ist,
wird über
die gesamte Außenumfangsfläche des
Außenzylinders 1a (des
Verbindungsabschnittes C1) durch Laserschweißen oder dergleichen verschweißt. In dieser
Weise ist die Rippe 5 mit dem Mantelstift 1 einstückig und
stützt
den Mantelstift 1.
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Außerdem werden
die Verbindungsabschnitte zwischen den Kerndrähten 1b und den Leiterdrähten 4 (die
Leiterdrahtverbindungsabschnitte B1) geschützt, indem sie durch eine zylindrische
Metallhülse
(Schutzelement) 6 aus SUS304 oder dergleichen bedeckt werden.
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Die
Hülse 6 hat
einen für
ein Einfügen
des Mantelstiftes in diese hinein ausreichenden Innendurchmesser
und hat die Form eines geraden Zylinders mit dem gleichen Durchmesser
entlang dessen Achse.
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Die
Hülse 6 ist
mit der Rippe 5 in einer derartigen Weise verbunden, dass
die Außenumfangsfläche des
ringartigen Vorsprungs 5 und die Anßenumfangsfläche der
Hülse 6 aneinander über den
gesamten Umfang (Kupplungsabschnitt bzw. Verbindungsabschnitt C2)
durch Laser oder dergleichen in dem Abschnitt außerhalb des Verbindungsabschnittes
C1 zwischen der Rippe 5 und dem Außenzylinder 1a unter
Betrachtung von dem Abgaskanal A1 verschweißt werden. Außerdem wird
das Ende (das Mundstück) der
Hülse 6 von
dem Verbindungsabschnitt C2 entfernt über eine Gummibuchse 7 verstemmt,
an der ein Paar Leiterdrähte 4 befestigt
sind, während
diese Wasser und Öl
von dem Inneren der Hülse 6 fernhalten.
Der Temperatursensor 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird in dem Abgaskanal A1
in der nachstehend detaillierter beschriebenen Art und Weise montiert.
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Da
der Sensor in das Loch A3 von der Außenseite des Abgaskanals A1
eingefügt
wird, gelangt die Sitzfläche 5a der
an dem Mantelstift 1 montierten Rippe 5 mit einem
Anschlag in Kontakt, wenn sie in einen engen Kontakt mit dem abgeschrägten Abschnitt
des Loches A3 gebracht wird, so daß das temperaturempfindliche
Element 2 in dem Abgaskanal A1 zufriedenstellend angeordnet
ist.
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Eine
drehbare Schraube A5, die in die Hülse (Schutzelement) 6 zuvor
eingefügt
worden ist, wird in das Gewindeloch A3 durch ein Drehen geschraubt und
die Rippe 5 wird durch das vordere Ende der Hülse 6 gedrückt, so
daß die
Sitzfläche 5a an
dem abgeschrägten
Abschnitt des Loches A3 preßgepaßt wird. In
dieser Weise ist der Temperatursensor 100 an dem Wandabschnitt
A2 des Abgaskanals A1 befestigt. Der in der vorstehend beschriebenen
Art und Weise in dem Abgaskanal A1 montierte Temperatursensor 100 hat
die nachstehend beschriebenen Betriebswirkungen.
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Es
ist vorstehend beschrieben worden, daß der Temperatursensor 100 durch
ein Drängen
der Schraube A5 in die Montagemutter A4 an dem Abgaskanal A1 befestigt
ist, so daß die
an der Rippe (Dichtelement) 5 des Temperatursensors 100 ausgebildete Sitzfläche 5a gegen
den in dem Loch A3 ausgebildeten abgeschrägten Abschnitt gedrückt wird. Als
ein Ergebnis wird verhindert, daß Abgas aus dem Abgaskanal
A1 austritt.
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Bei
dem Prozeß mit
dem in 1A gezeigten herkömmlichen
Aufbau sind der Verbindungsabschnitt D1 zwischen dem Leitungselement 1 und
dem Schutzelement J6 und der Verbindungsabschnitt D2 zwischen dem
Schutzelement J6 und dem Dichtelement J5, die an der Innenseite
des Abgaskanals A1 ausgebildet sind, dem Abgas ausgesetzt. Als ein
Ergebnis kann das Abgas nach außen über die
Wege P1 und P2 austreten, die durch die zwei Schweißpunkte
verlaufen, die die anderen Verbindungsabschnitte D1 und D2 außer der
abgeschrägten
Fläche des
Loches A3 umfassen, wodurch das Problem im Hinblick auf die Zuverlässigkeit
bei dem Austrittschutz aufgeworfen wird.
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Gemäß diesem
in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel bildet der Verbindungsabschnitt
C1 zwischen dem Mantelstift 1 und der Hülse 6 die einzige
Schweißstelle,
die sich in der Austrittsbahn befindet, die den Abgaskanal A1 und
die Außenumgebung
verbindet. Der Verbindungsabschnitt C2 zwischen der Hülse 6 und
der Rippe 5, der sich von dem Abgaskanal A1 weiter entfernt
als der Verbindungsabschnitt C1 befindet, ist nicht dem Abgas ausgesetzt.
Somit wird angenommen, daß nur
der Weg P1 einen Austrittsweg bildet, was dazu führt, daß die Zuverlässigkeit
eines Schutzes gegenüber
einem Austreten gegenüber
dem herkömmlichen
Aufbau doppelt so hoch ist, wodurch die Zuverlässigkeit eines Abdichtens verbessert
ist.
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Außerdem wird
bei dem herkömmlichen
Aufbau die Hülse
J6 über
den gesamten Umfang des Außenzylinders 1a des
Leitungselements 1 in dem Abgaskanal A1 geschweißt, was
zu einem erhöhten
Volumen des temperaturempfindlichen Abschnittes (der Abschnitt des
Temperatursensors 200, der sich von dem Dichtelement J5
zu dem temperaturempfindlichen Element 2 erstreckt) führt. Anders
ausgedrückt entweicht
eine von dem Element aufgenommene beträchtliche Wärmemenge von dem Abgas durch
Wärmeleitung
der Metallrohre von sowohl dem Leitungselement 1 als auch
dem Schutzelement J6, was zu einem verschlechterten Ansprechverhalten
und einer verschlechterten Genauigkeit des Temperatursensors führt.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist im Gegensatz dazu die Rippe (das Dichtelement) 5 direkt
an dem Mantelstift (Leitungselement) 1 fest verschweißt und daher
wird die Wärmeleitung
von dem temperaturempfindlichen Abschnitt nur durch den Mantelstift 1 bewirkt,
wodurch das Ansprechverhalten und die Genauigkeit des Temperatursensors
im Vergleich zu dem herkömmlichen
Aufbau verbessert ist.
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Ein
weiteres Problem ist, wie der Durchmesser des temperaturempfindlichen
Abschnittes für eine
Verbesserung des Ansprechverhaltens verringert wird. Bei dem herkömmlichen
Aufbau erfordert ein verringerter Durchmesser des temperaturempfindlichen
Abschnittes, d.h. des Leitungselements 1, ebenfalls eine
entsprechende Verringerung des Durchmessers des Schutzelements J6,
das an dem Leitungselement 1 fest geschweißt ist.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, enthält jedoch der Durchmesser des
Schutzelements J6 die Leiterdrahtverbindungsabschnitte B1 und kann
daher von dem Durchmesser des Abschnittes des Schutzelements J6,
das die Verbindungsabschnitte B1 schützt, nicht weiter verringert
werden. Eine Lösung könnte sein,
daß, wie
dies in der rechten Seite von 1B gezeigt
ist, die gerade Form des Schutzelements (Hülse) J6 durch ein mit einem
Absatz versehenes Schutzelement J6 ersetzt wird, bei dem der Durchmesser
des die Verbindungsabschnitte B1 schützenden Abschnittes gleichgehalten
wird, während
der Durchmesser von nur dem Verbindungsabschnitt mit dem Leitungselement 1 verringert
wird. Diese Lösung
erfordert jedoch einen Ziehprozeß zusätzlich zu dem Rohrtrennprozeß für die Hülse, wodurch
sich die Bearbeitungskosten beträchtlich
erhöhen.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird im Gegensatz dazu die gerade Hülse 6 entlang des
gesamten Umfangs des Vorsprungs 5b von der Rippe 5 geschweißt, der
an der Seite von ihr ausgebildet ist, die von dem temperaturempfindlichen
Abschnitt entfernt ist. Es ist daher nicht erforderlich, die Form
der Hülse 6 in Übereinstimmung
mit dem Durchmesser des Mantelstifts 1 zu verändern. Es
ist erforderlich, den Innendurchmesser der mit dem Mantelstift 1 verbundenen
Rippe 5 in Übereinstimmung
mit der verringerten Größe des Mantelstifts
zu verringern. Die Veränderung
des Innendurchmessers der Rippe 5 ist jedoch nicht mit
einer Veränderung
der Anzahl an Bearbeitungsschritten verbunden und führt daher
nicht zu erhöhten
Kosten.
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Der
Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels ist
im Vergleich zu der Form der Rippe (Dichtelement J5) aufgrund des
Vorhandenseins des in 2 gezeigten Vorsprungs 5b etwas
kompliziert. Ein derartiger Aufbau kann jedoch durch ein kostengünstiges Kaltschmieden
hergestellt werden und trägt
daher nicht zu erhöhten
Kosten bei.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
kann daher der Radius der Hülle 6 mehr
als der Radius des Mantelstifts 1 zumindest durch die Dicke
des Vorsprungs 5b der Rippe 5 erhöht werden,
während
die gerade Form der Hülse 6 beibehalten
bleibt. Somit kann ein ausreichender Raum für den Abschnitt zum Stützen des
Verbindungsabschnittes B1 der Leiterdrähte gesichert werden und gleichzeitig
kann der Außendurchmesser
des Außenzylinders 1a, d.h.
der Außendurchmesser
des Mantelstifts 1 verringert werden, so daß der Durchmesser
des Sensors ohne eine Erhöhung
der Kosten verringert werden kann.
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Nachstehend
werden Beispiele der Abmessungen der Teile des Temperatursensors 100 beschrieben,
dessen Durchmesser für
eine Verbesserung des Ansprechverhaltens verringert worden ist. Der
Außendurchmesser
der Metallabdeckung 3 kann auf 3 mm verringert werden,
der Außendurchmesser des
Mantelstifts 1 kann auf 2,3 mm verringert werden, der Außendurchmesser
der Hülse 6 kann
auf 7 mm verringert werden, der Innendurchmesser der Hülse 6 kann
auf 6 mm verringert werden und die Schraube A5 kann auf M12 verringert
werden. Anders ausgedrückt
beträgt
der Außendurchmesser des
temperaturempfindlichen Abschnittes nicht mehr als 3 mm, was eine
beträchtliche
Verringerung des Durchmessers im Vergleich zu dem Außendurchmesser
von 6 mm bei dem herkömmlichen
temperaturempfindlichen Abschnitt darstellt.
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Anstelle
eines Ausbildens des Vorsprungs 5b an der Rippe 5 entlang
der Achse des Außenzylinders 1a von
dem Abgaskanal A1 nach außen
kann das Ende der Rippe 5 außerhalb des Abgaskanals A1
direkt mit der zylindrischen Endfläche der Hülse 6 verbunden werden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel
ist jedoch die Innenumfangsfläche
der Hülse 6 mit
der Außenumfangsfläche des
Vorsprungs 5b verbunden. Im Vergleich zu dem Verbinden
mit der zylindrischen Endfläche
der Hülse 6 kann
daher eine große
Verbindungsfläche
für eine
verbesserte Verbindungsfestigkeit sichergestellt werden.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den 3A und 3B gezeigt.
In den 3A und 3B stellt
der Abschnitt unterhalb der Mittellinie Abwandlungen der Rippe 5 dar
und die Rippe 5 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
2 ist oberhalb der Mittellinie eines Vergleichs wegen gezeigt. Wie
dies bei der Abwandlung von 3A gezeigt
ist, sind die Rippe 5 und der Mantelstift 1 miteinander
in einer derartigen Weise verbunden, dass ein Vorsprung 5d zu
dem temperaturempfindlichen Abschnitt hin von der Endfläche 5c der
Rippe 5 ausgebildet ist, wodurch ein Verbinden mit der
gesamten Außenumfangsfläche des
Außenzylinders 1a des Mantelstifts 1 geschieht.
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Außerdem kann,
wie dies in 3B als eine andere Abwandlung
gezeigt ist, der Vorsprung 5b der Rippe 5 bei
einem Abstand von dem Außenzylinder 1a des
Mantelstifts 1 anders als bei 2 ausgebildet
sein und die Anßenumfangsfläche des
Vorsprungs 5b kann mit der Außenumfangsfläche der Hülse 6 verbunden
sein.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
wird beschrieben.
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Außerdem kann
bei dem in 2 gezeigten Aufbau der Mantelstift 1 beschädigt oder
zerstört werden
oder die Leiterdrähte 4 können zerstört oder beschädigt werden,
wenn der Mantelstift 1 in Schwingung versetzt wird oder
verformt wird. Um diese erzwungenen Schwingungen des Mantelstifts 1 zu
unterdrücken,
können
der Mantelstift 1 und die Hülse 6 gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung feststehend verstemmt werden.
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Die 4A bis 4E zeigen
Abbildungen zur Erläuterung
des Prozesses zum Befestigen durch ein Verstemmen. Die 4A bis 4C zeigen Schnittansichten
entsprechend 2, wobei 4B eine
Schnittansicht entlang einer Linie A-A von 4A ist
und 4D eine Schnittansicht entlang einer Linie B-B
von 4C ist. 4E zeigt
ein Beispiel, bei dem drei Stellen anstatt von zwei Stellen in den 4A bis 4D verstemmt
werden.
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Zunächst wird,
wie dies in den 4A und 4B gezeigt
ist, der Mantelstift 1 in einen zylindrischen Abstandhalter
(Abstandselement) 10 eingefügt und nach dem Anordnen des Abstandhalters 10 zwischen
der Hülse 6 und
dem Außenzylinder 1a des Mantelstifts 1,
wie dies in den 4C und 4D gezeigt
ist, werden zwei Stellen in entgegengesetzter Beziehung zueinander
entlang der Umfangsrichtung von der Außenseite der Hülse 6 unter
Verwendung eines Verstemmwerkzeuges verstemmt. Danach werden ein
Paar der Kerndrähte 1b und
die Leiterdrähte 4 miteinander
verbunden (Leiterdrahtverbindungsabschnitte B1).
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Die
Verstemmstellen sind vorzugsweise nicht weniger als zwei entlang
der Umfangsrichtung der Hülse 6.
Dieses Verstemmen ist von einer genormten Größe und die Verstemmgröße wird
in einer derartigen Weise eingestellt, daß der Zwischenraum t zwischen
der Innenfläche
der Hülse 6 und
dem Abstandhalter 10 selbst bei dem lockersten Verstemmen
null ist.
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Außerdem ist
die Verstemmbreite d.h. die Breite W des Verstemmwerkzeugs 11,
wie dies in 4E gezeigt ist, nicht speziell
definiert, soweit es drei oder mehr gleich beabstandete Verstemmstellen entlang
der Umfangsrichtung gibt (ein Punktkontakt kann ebenfalls angewendet
werden). In dem Fall, bei dem es zwei Verstemmstellen in entgegengesetzter Beziehung
gibt, wie dies in den 4A bis 4D gezeigt
ist, beträgt
die Breite W jedoch vorzugsweise nicht weniger als ein 1/6 des Außenumfangsdurchmessers
des Mantelstifts 1, wenn nur die Verschiebung in der Richtung
(die durch den weißen
Pfeil in zwei Richtungen in 4B dargestellt
ist) unterdrückt
wird, die senkrecht zu der Verstemmrichtung (die durch den weißen Pfeil
in einer Richtung in den 4A bis 4D gezeigt
ist) verläuft.
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Die
Verstemmlänge
L ist nicht speziell definiert.
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Der
Abstandhalter 10 ist aus SUS304 als ein Materialbeispiel
hergestellt. Dies geschieht, um den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
für die Außenhülse 1a (SUS310S) des
Mantelstifts 1 und der Hülse 6 (SUS304) sicherzustellen.
Außerdem kann
die Dicke (der massive Abschnitt) des Abstandhalters 10,
wie dies in 4A gezeigt ist, auf 1 mm in
dem Fall eingestellt werden, bei dem der Zwischenraum (der Unterschied
zwischen dem Innendurchmesser der Hülse und dem Außendurchmesser des
Mantelstifts) T zwischen der Innenumfangsoberfläche der Hülse 6 und der Außenumfangsfläche des Außenzylinders 1a 1,8
mm beträgt.
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Die
Dicke des Abstandhalters 10 hängt jedoch von verschiedenen
Faktoren wie beispielsweise der Zwischenraum T, der Außendurchmesser
und die Dicke der Hülse
und die Form des Verstemmwerkzeuges 11 (Verstemmbreite
W) ab. Die Dicke des Abstandselements 10 ist ausreichend,
wenn sie die Bedingungen erfüllt,
daß der
Zwischenraum T gefüllt werden
kann, damit kein Verstemmriß in
der Hülse 6 bewirkt
wird, und daß die
Bearbeitbarkeit des Verstemmens bei dem Mantelstift überlegen
ist.
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Zusammenfassend
gesagt dient der Abstandhalter 10 dem Verhindern des Erzeugens
von Verstemmrissen aufgrund der vorstehend beschriebenen Faktoren
beim Verstemmen der Hülse 6 (beispielsweise
durch ein Verringern der hohen Verstemmrate, wenn der Abstand T
groß ist).
In dem Fall, bei dem wahrscheinlich kein Verstemmriß der Hülse 6 erzeugt
wird, ist der Abstandhalter 10 nicht erforderlich.
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Außerdem befindet
sich der Verstemmabschnitt vorzugsweise in der Nachbarschaft der Endfläche des
Mantelstifts 1 näher
zu den Verbindungsabschnitten B1, um die Schwingungen des Mantelstifts 1 zu
unterdrücken.
Es sollte beachtet werden, daß jedoch
ein Verstemmen an der äußersten
Endfläche
wahrscheinlich die Lage des Isolationspulvers 1c wie beispielsweise
Magnesium (MgO), die in dem Mantelstift 1 gefüllt ist,
zusammendrückt.
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Die 5A und 5B zeigen
Beispiele des Verstemmens der Hülse 6 ohne
eine Zwischenanordnung des Abstandhalters. Wie dies in 5A gezeigt
ist, wird, wenn beispielsweise das in dem Mantelstift 1 gefüllte Isolationspulver 1c zusammengedrückt wird,
wahrscheinlich das Innere des Mantelstifts 1 Feuchtigkeit
absorbieren, was zu dem wahrscheinlichen Ergebnis führt, daß die Haltekraft
der Kerndrähte 1b verringert
wird oder der Außenzylinder 1a und
die Kerndrähte 1b zueinander
kurzgeschlossen werden.
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Aus
diesem Grunde wird, wie dies in 5B gezeigt
ist, das Verstemmen an einer Stelle ausgeführt, die mindestens 3 mm von
der Endfläche
des Mantelstifts 1 entfernt ist und sich näher zu den
Verbindungsabschnitten B1 befindet.
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Nachstehend
werden andere Ausführungsbeispiele
beschrieben.
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Bei
jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist der Mantelstift 1 mit
der Rippe 5 verbunden und die Rippe 5 ist mit
der Hülse 6 durch
ein Schweißen
entlang des gesamten Umfangs unter Verwendung eines Lasers verbunden. Jedoch
ist das Schweißverfahren
nicht auf ein Laserverfahren beschränkt, sondern es kann genauso
gut ein Plasmaverfahren angewendet werden. Außerdem kann ein Löten in dem
Fall angewendet werden, bei dem die Temperatur des Verbindungsabschnittes beim
Betrieb nicht höher
als die Temperatur des Lötmaterials
ist.
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Außerdem kann
ein Temperatursensor gemäß dieser
Erfindung nicht nur als ein Abgastemperatursensor angewendet werden,
sondern auch als ein Temperatursensor angewendet werden, der in
einem Durchtritt oder Kanal montiert ist, in dem ein Fluid wie beispielsweise
Wasser oder Öl
strömt.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den beigefügten Zeichnungen
gezeigten Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern kann innerhalb des durch die Ansprüche definierten Umfangs ausgeführt werden.
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Bei
dem Temperatursensor, der in das in der Wand des Abgaskanals definierte
Loch eingefügt
ist, um dadurch das temperaturempfindliches Element in die richtige
Position in dem Kanal zu setzen, ist die Metallrippe, die in einem
engen Kontakt mit dem Loch steht, um das Austreten von Abgas zu
verhindern, über
die gesamte Außenumfangsfläche des Metallaußenzylinders
an ihrem näher
zu dem Kanal befindlichen Ende geschweißt und die zylindrische Metallhülse für ein Abdecken
von Leiterdrahtverbindungsabschnitten ist über den gesamten Umfang mit dem
Vorsprung der Rippe an einer Position verschweißt, die sich von dem Kanal
weiter entfernt als der Verbindungsabschnitt zwischen der Rippe
und dem Außenzylinder
befindet.