JP4456699B2 - ガス測定センサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス測定センサ、特に内燃機関の排ガス中のガス含有量を規定するためのガス測定センサであって、管状の保護スリーブ内に組み込まれ、軸方向に延びるセンサの、接続側の端部と接触接続するように作用し、外形が対称的な、互いに向かい合って位置する２つのハーフシェルから成る接点部分支持体を有しており、この接点部分支持体の両ハーフシェルがばね部材によってまとめられる形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなガス測定センサは、たとえばロバート・ボッシュ・ＧｍｂＨ（Ｒｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ ＧｍｂＨ）のドイツ連邦共和国特許出願公開第４１２６３７８号明細書により公知である。公知の構造では、電気的な接点部分が機械式に固定されている２つの接触シェルが、一方の側が開放している馬蹄形のもしくは六角形のばね部材によってセンサエレメントの接点箇所へ押圧される。付加的に被せはめられたばね部材（湾曲ばね部材）はこの公知の構造の耐振性を保証している。しかしながら６つ以上の接続部がセンサに設けられていると、すべての接点箇所に対して確実な設置はもはや保証されない。さらに組み込みスペースは、接触接続の機械式の固定のための付加的な所要スペースによって極めて小さくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、冒頭で述べた形式のガス測定センサを改良して、接点部分支持体のハーフシェルの、十分に高い圧着力をコストのかからない単一のばね部材によって得ることができ、同時に接点部分支持体の組み付け作業が軽減されるように、ガス測定センサのための（ナノオーム範囲内の）無視できる程度の小さい接触抵抗で、少なくとも７つの接続部を有する、５００゜Ｃまでの耐熱性および１３００ｍ／ｓ^２までの耐振性の接触接続が可能となるようなものを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、該ばね部材は、接点部分支持体がセンサの、接続側の端部に前もって取り付けられる第１緊張段階において、この接点部分支持体の両ハーフシェルに小さい緊締力だけが加えられ、それによってセンサを容易に両ハーフシェルの間に押し込むことができ、また第２緊張段階において、保護スリーブの内壁によってすべての面から両ハーフシェルに対して第１緊張段階よりも強い力で押圧し、ひいてはこの両ハーフシェルを、支持している接点箇所に対して押圧するように構成されているようにした。
【０００５】
【発明の効果】
本発明による解決策は、はんだ・もしくは溶接接続と緊締接続とを組み合わせたことにあり、この場合、本来の接触接続は、はんだ・もしくは溶接接続、機械的な負荷軽減および短絡安全性によって実現されるが、接触保護は接点部分支持体のハーフシェルによって実現される。
【０００６】
接点部分支持体の、外形が対称的なハーフシェルは、本発明に従って形成されたばね部材によってまとめられているか、もしくは固定されており、このばね部材は第１緊張段階において小さい緊締力だけをハーフシェルに加え、それによって組み付けのためにセンサエレメントの、接点を支持している端部を容易に押し込むことができる。
【０００７】
保護スリーブは、接点部分支持体の外面寸法ならびにこの接点部分支持体の外周面に沿って摺動させられるばね部材の外面寸法に適応した所定の内径を有しているので、この所定の内径を有する保護スリーブを被せはめる際に第２緊張段階が得られる。選択的に保護スリーブは、組み付け完成状態において円形かしめ加工部を有していてもよい。この円形かしめ加工部は保護スリーブの内径を追加的に縮小させ、それによって第２緊張段階を生ぜしめる。
【０００８】
ばね部材は有利には鋼から成る環状ばねであり、この環状ばねは種々異なった形状を有していてよい。たとえば、商標名バル・シール（Ｂａｌ Ｓｅａｌ）によって提供される、アムステルダム、リーンスポーアプレーン（Ｒｈｉｊｎｓｐｏｏｒｐｌｅｉｎ）２６在、バル・シール・エンジニアリング・ヨーロッパ・ＢＶ（Ｂａｌ Ｓｅａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｅｕｒｏｐｅ ＢＶ）社製の、巻条が傾斜しているコイルばねであってよい。選択的にばね部材は、細いばね線材から成る環状に巻かれた渦巻きばねでもよく、この渦巻きばねは、その外側に保護スリーブを被せはめる際にやや楕円形に変形する。他のばね部材は、薄壁状の帯状ばねから成るＵ字状に形成されたリング、または星状のリングであってもよく、これらのばね部材は、相応の内径を有する保護スリーブを被せはめる際に第２緊張段階に達するか、または保護スリーブ内径の、追加的に生ぜしめられた縮小、特に円形かしめ加工部によって第２緊張段階に達する。
【０００９】
追加的に生ぜしめられたこの第２緊張段階により、接点部分支持体のハーフシェルは、ばね部材の本発明による構成によって、支持している接点箇所で支えられる、すべての側から対称的に作用する力によって押圧されるので、接触接続は要求された振動負荷に耐え得る。
【００１０】
運転中に後で行われる設置過程（接点部分の適当な形状によって早めることができる）によって、各側にそれぞれ３つ以上の接点が設けられている場合でも、さしあたってまだ力線に組み込まれていない接点が負荷され、それによってはんだ・溶接結合部は負荷解除される。
【００１１】
全体として、本発明に従って形成されたガス測定装置は以下の利点を有している：
−センサの各側毎にそれぞれ３つ以上の接点を設けることができ；
−付加的な第２の湾曲ばね部材を省略することができ；
−はんだ・もしくは溶接接続と、ばね部材による緊締接続との組み合わせによって、極めて確実な接点特性が得られ；
−使用される構成部分が安価であり；
−十分に公知の製造方法が利用される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１３】
図１において概略的な縦断面図で示された、本発明に従って形成されたガス測定センサにおいては、センサエレメント３の排ガス側の端部が、規定すべき排ガスのために開放している二重壁の保護管４の内部に突入している。基準ガス室の内部はシールパッケージ５によって排ガス側に対してシールされている。センサエレメント３の、接続側の端部には対称的な２つのハーフシェル９，１０から成る接点部分支持体が設けられており、この接点部分支持体は複数の、たとえば７つ以上の接点部分を支持しており、これらの接点部分のうちの４つの接点部分２１〜２４が図１に示されている。前述の接点部分は、はんだ接続のために接続側の端部に向かって接触クリップ２の形状で導出されている。多数の、有利には７つまたはそれ以上の接続管路が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）より成るフレキシブルな成形チューブ７の内部に設けられている。
【００１４】
接点部分支持体の両ハーフシェル９，１０は、ばね部材１と、管状の保護スリーブ８の、このばね部材１における区分とによって圧縮されているので、この構造により５００゜Ｃまでの耐熱性の接触接続および１３００ｍ／ｓ^２までの耐振性の接触接続が可能となり、この場合に片方の側または片方のハーフシェル毎に３つ以上の接点部分が可能である。
【００１５】
図１に見られるようにばね部材１は、保護スリーブ８の内壁により加えられる圧力によってやや楕円形に変形していて、それによって対称的かつ弾性的な押圧力を両ハーフシェル９，１０に加えることができる。センサ３の、図１に示されていないコンタクト路は、はんだ・もしくは溶接接続と緊締接続との組み合わせによって接点部分２１〜２４と接触接続しており、この場合に本来の接触接続は、はんだ・もしくは溶接接続、機械的な負荷軽減および短絡安全性によって実現され、接触保護は、ばね部材１によって圧着された２つのハーフシェル９，１０によって実現される。接点部分支持体の両ハーフシェル９，１０は、有利にはセラミック材料から成っている。
【００１６】
図２には、図１に示されているガス測定センサ内に組み込まれるばね部材１の、５つの種々異る実施例が部分図Ａ〜Ｅで示されている。図２Ａに示されているように、符号１１で示されている、バル・シール・エンジニアリング・ヨーロッパ・ＢＶ（Ｂａｌ Ｓｅａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｅｕｒｏｐｅ ＢＶ）によって入手可能である巻条が、傾斜している環状ばねの形状に形成されている。この環状ばねの弾性的なばね力は、圧力の増大に伴って巻条の傾斜が大きくなると、より強くなる。図２Ａには、傾斜面Ｆによって巻条の傾斜位置が略示されている。
【００１７】
図２Ｂには、環状に巻かれた、細いばね線材から成るつる巻き線状ばねの形をしたばね部材１２が示されており、このつる巻き線状ばねは押圧されると、円形の横断面が、図１に示されているように楕円形に変形する。
【００１８】
図２Ｃには、ウェーブ状に変形された環状のばね線材の形をしたばね部材１３が示されている。
【００１９】
図２Ｄではばね部材１４は、薄壁状の帯状ばねから成るＵ字状に形成された、開放しているリングの形をしており、これに対して図２Ｅには、星形のばねリングが示されている。
【００２０】
図２に示されている複数の実施例によって、次のようなばね部材１が実現される。つまり、接点部分支持体がセンサ３の、接続側の端部に前もって取り付けられる第１緊張段階において、この接点部分支持体の両ハーフシェル９，１０に小さい緊締力だけが加えられ、それによってセンサ３を容易に両ハーフシェル９，１０の間に押し込むことができ、また第２緊張段階において、保護スリーブ８の内壁によってすべての面から、つまり対称的に両ハーフシェル９，１０に対して、より強い圧力を加えて、この両ハーフシェル９，１０を、支持している接点箇所に対して押圧するようなばね部材１が実現される。
【００２１】
この場合、保護スリーブ８が所定の内径を有していて、それによって第２緊張段階が、所定の内径を有する保護スリーブ８を被せはめる際に得られるか、または保護スリーブ８が、取り付け完成状態において、図１の矢印ａ−ａによって略示されている円形かしめ加工部を有していて、それによって第２緊張段階が保護スリーブ８の内径を円形かしめ加工部によって追加的に縮小させることによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って形成されたガス測定センサの概略的な縦断面図である。
【図２】図１に示されたガス測定センサに組み込まれるばね部材の種々異なった形状を示した図である。
【符号の説明】
１，１１〜１５ ばね部材、 ２ 接触クリップ、 ３ センサエレメント、４ 保護管、 ５ シールパッケージ、 ７ 成形チューブ、 ８ 保護スリーブ、 ９，１０ ハーフシェル、 ２１〜２４ 接点部分

Claims (6)

1. 内燃機関の排ガス中のガス含有量を規定するためのガス測定センサであって、管状の保護スリーブ（８）内に組み込まれ、軸方向に延びるセンサ（３）の、接続側の端部と接触接続するように作用し、外形が対称的な、互いに向かい合って位置する２つのハーフシェル（９，１０）から成る接点部分支持体を有しており、この接点部分支持体の両ハーフシェル（９，１０）がばね部材（１）によってまとめられ、該ばね部材（１）は、接点部分支持体がセンサ（３）の、接続側の端部に前もって取り付けられる第１緊張段階において、この接点部分支持体の両ハーフシェル（９，１０）に小さい緊締力だけが加えられ、それによってセンサ（３）を容易に両ハーフシェル（９，１０）の間に押し込むことができ、また第２緊張段階において、保護スリーブ（８）の内壁によってすべての側から両ハーフシェル（９，１０）に対して第１緊張段階よりも強い力で押圧し、ひいてはこの両ハーフシェル（９，１０）を、支持している接点箇所（２１〜２４）に対して押圧するように構成されている形式のものにおいて、保護スリーブ（８）が、少なくとも２つの内径を有しており、第１の内径は、第１緊張段階においてばね部材（１）が接点部分支持体のハーフシェル（９，１０）に僅かな緊締力しか加えないように大きく設定されており、第２の内径は、第２緊張段階が、規定された第２の内径を備えた保護スリーブ（８）の被嵌め時に達成されるように小さく設定されていることを特徴とする、ガス測定センサ。
2. ばね部材（１）が鋼から成る環状ばねである、請求項１記載のガス測定センサ。
3. 環状のばね部材（１）が、巻条が傾斜しているコイルばね（１１）から成っている、請求項２記載のガス測定センサ。
4. 環状のばね部材（１）が、細いばね線材から成る環状に巻かれた渦巻きばね（１２）である、請求項２記載のガス測定センサ。
5. ばね部材（１）が星形のリング（１３，１５）を形成している、請求項２記載のガス測定センサ。
6. ばね部材（１）が、細い帯状ばね線材から成る開放しているＵ字状のリング（１４）である、請求項１記載のガス測定センサ。

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