JP4456699B2 - ガス測定センサ - Google Patents

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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. 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、請求項記載のガス測定センサ。
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