KR20030022095A

KR20030022095A - 가스센서 터미널 조립체및 그 생산 방법

Info

Publication number: KR20030022095A
Application number: KR1020027005336A
Authority: KR
Inventors: 듀스리챠드더블유; 맥컬리카트린엠; 퀴셀리챠드씨
Original assignee: 델피 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2003-03-15
Also published as: WO2001034951A2; EP1228363A2; WO2001034951A3; JP2004518942A

Abstract

본 발명의 터미널 커넥터 조립체는: 터미널 지지대(60), 상기 터미널 지지대(60)안에 적어도 부분적으로 배치된 터미널(62)(63), 상기 터미널(62)(63)과 터미널지지대(60)에 인접한 오목부(94)를 구비한 통로(93)를 가진 첫번째 절연물(90)들을 포함한다. 또한, 본 발명은 가스센서(10)와 가스센서 생산방법을 개시한다.

Description

가스센서 터미널 조립체및 그 생산 방법{A GAS SENSOR TERMINAL ASSEMBLY AND METHOD OF PRODUCING SAME}

산소 센서는 가스의 양적및 질적 분석을 요하는 다양한 응용분야에 사용된다. 자동차분야에서는, 엔진에 공급되는 혼합연료의 공기연료비와 배기가스내의 산소농도사이의 직접적인 관계에서 산소센서가 배기가스의 관리와 연료효율의 극대화, 최적의 연소조건을 결정하기 위한 산소농도를 측정하는데 사용된다.

종래의 화학량론식 산소센서는 전형적으로 이온화 된 도전성의 고체 전해물과, 다공성의 보호막을 가진 배기가스에 노출된 전해물질의 외표면에 있는 다공성의 전극과, 알고 있는 산소부분압에 노출된 센서의 안쪽면에 있는 전극을 포함하고 있다. 센서는 전형적으로 자동차 응용분야에서 자동차엔진의 배기가스에 포함된 상대적인 산소량을 알아내기 위한 전위차적 모드(mode)에서 작동하는 백금전극을 가진 전기화학 전지(galvanic cell)에 고정된 산화이트륨(yttria) 안정화 된 지르코니아를 사용한다. 이러한 화학 전지의 양측면들이 서로 다른 산소부분압에 노출될때, 기전력은 지르코니아 벽의 양측면에 있는 전극들 사이에서 네른스트(Nernst)의 방정식에 따라 발생되며:

여기서,

E = 기전력

R = 일반기체 상수

F = 패러데이 상수

T = 가스의 절대온도

= 기준가스의 산소부분압

= 배기가스의 산소부분압이다.

짙은 연료배기가스와 옅은 연료배기가스 조건사이에서 산소부분압은 상당히 다르기 때문에, 기전력(emf)은 이러한 센서들의 특성변화가 일어나면서 화학량론 점(stoichiometric point)에서 명확히 바뀐다. 그 결과 이러한 전위차계식 산소센서들은 엔진이 짙은 연료상태 또는 옅은 연료상태에서 운전되고 있는지의 여부를, 상기 배기가스 혼합물의 실제 공기연료비를 정량화하지 않고도 질적으로 나타내 준다.

센서들은 센서몸체와 배선장치를 통해서 차량전기 시스템(system)에 전기적으로 연결되어 있다. 센서의 안쪽에는 배기가스를 감지하기 위해 사용되는 요소가있다. 접촉패드(pad)들이 감지요소와 차량전기 시스템 사이의 전기적 통신을 전달하기 위하여 상기 감지요소의 바깥쪽에 배치되어 있다. 에지 카드커넥터(Edge card connector)들 또는 터미널(terminal)들은 일반적으로 접촉패드를 통해 감지요소와 접촉되어지도록 사용되어진다. 종래기술 도 1에 도시된 바와 같이, 전형적인 센서100는 스프링 클립(spring clip)101을 사용하여 센서100내에서 수터미널102과 암터미널103로 되어있는 어댑터(adaptor)104를 고정한다. 유리지지대105와 쐐기링(ring)106은 상부 절연체107와 유리 실(seal)108 사이에 배치되어 있다. 보호덮개109는 배선장치 조립체의 하부를 둘러싸고 있다. 종래의 구조(design)에서, 터미널(terminal)은 도 1에 도시된 바와 같이, 센서내의 감지요소를 위치시킬 뿐만 아니라, 감지요소의 무게도 지지하고 있다. 동시에 배선장치(wiring harness)의 내부 부품의 무게 또한 터미널에 전해지고 있다. 전형적으로 감지요소와 터미널은 배선장치와 감지요소의 무게를 다루는 데 있어서 뿐만 아니라, 센서내의 감지요소의 위치를 유지하는데에도 문제점을 가지고 있다. 취성을 지닌(fragile) 요소들은 이러한 종래 센서들의 생산, 시험, 작동도중에, 센서내에서의 움직임과 터미널의 무게에 의해 파손되는 경향이 있다.

당업계에서 필요한 것은 감지요소로의 응력을 최소화하면서, 센서내에서 감지요소를 정렬하고 지지하는 터미널 커넥터인 것이다.

본 출원은 1999.10.27.자로 제출된 미국 가출원(provisional application) 제 60/161,839호의 출원일 이익을 주장한다.

이 발명은 가스센서에 관한 것으로, 특히 가스센서 터미널 조립체에 관계된 것이다.

이하, 본 발명의 장치와 방법을 첨부 도면을 참조하여 예를들어 설명하기로 하며, 이는 단지 예시적인 것이며, 이들에 제한되는 것은 아니다.

도1은 종래 가스센서 구조의 단면도이다.

도2는 가스센서 구조의 제1실시예를 도시한 단면도이다.

도3은 예시적인 터미널, 케이블(cable), 그리고 감지요소의 측면도이다.

도4는 예시적인 터미널 지지대의 등척 측면도이다.

도5는 예시적인 터미널 지지대의 등척 저면도이다.

도6은 예시적인 터미널 지지대의 도4의 선6-6을 따른 단면도이다.

상기 설명된 종래기술의 문제점들은 본 발명의 터미널 콘넥터 조립체, 가스 센서및, 가스센서의 제조방법을 통하여 극복되거나 해소될 수 있는 것이다.

상기 터미널 커넥터 조립체는: 터미널 지지대, 상기 터미널 지지대안에 적어도 부분적으로 배치된 터미널,및 상기 터미널과 터미널지지대에 인접한 오목한 통로를 가진 첫번째 절연물들을 포함한다.

상기 가스센서는: 보조조립체(subassembly)내에 배열된 하부, 그리고 배선장치의 주변에 배치된 상부 덮개를 포함하고 있는 배선장치조립체내에 배치된 상부를 갖는 감지요소를 포함한다. 터미널 지지대는 상기 배선장치내에 배치되어 있다. 터미널의 첫번째부분은 터미널 지지대 안쪽에 배치되어 있고 상기 감지요소와 전기적인 연결을 이루고 있다. 첫번째 절연물은 상부 덮개내부와 상기 감지요소의 상부 주변에 적어도 부분적으로 배치되어 있다. 상기 첫번째 절연물은 터미널의 두번째 부분을 수용하기 위한 통로를 갖추어 상기 첫번째 절연물의 적어도 일부분이 상기 터미널, 상기 두번째 부분및 상부 덮개 사이에 배치된다.

가스 센서를 생산하는 방법은 배선장치 둘레에 배치된 상부 덮개를 포함하는 배선장치 조립체내에 있는 감지요소의 상부를 배치시키는 것을 포함하고 있다. 상기 보조 조립체내에 감지요소의 하부를 배치하고, 배선 장치내에 터미널 지지대를 배치한다. 또한 터미널 지지대내에 터미널의 첫번째 부분을 배치하고, 상기 감지요소와 전기적인 연결을 하고 있다. 첫번째 절연물을 적어도 상부 덮개내와 상기 감지요소의 상부 주변에 부분적으로 배치한다. 상기 첫번째 절연물은 터미널의 두번째부분을 받기 위한 통로를 갖추어 상기 첫번째 절연물의 적어도 일부분이 터미널, 상기 두번째 부분및 상부 덮개 사이에 배치된다. 상기 센서를 엔진작동조건에 노출시킨다.

상기 기술된 본 발명의 잇점과 다른 특징들은 이하에서 기재된 상세한 설명, 도면및, 첨부된 청구항들에 의해서 당업자들에게 쉽게 이해되어 질 것이다.

본 발명의 센서들은 배기가스를 감시하여 다른가스들이 존재하는 지를 검출하기 위해 자동차 엔진에 사용된다. 센서는 전형적으로: 상부 덮개, 실(seal), 전기부품들, 그리고 감지요소의 상부를 가지고 있는 배선 장치; 그리고 쉘(shell), 하부 덮개, 내부 덮개, 고온물질, 그리고 감지요소의 하부들을 갖는 보조조립체를 포함한다. 상기 센서내의 감지요소는 잘 깨어지지 않는 위치에 유지되어야만 하는 취성을 띤 장치로 되어 있다. 종래의 센서는 배선장치의 무게가 감지요소에 분산되는 구조로 되어 있다. 종래 센서와는 대조적으로 여기서의 터미널, 터미널 지지대, 첫번째 절연물은 센서내에서 움직임으로부터 감지요소를 보호하고 지지할 뿐만아니라 배선장치의 무게를 지탱하는데에 도움을 준다.

도2를 보면, 보조조립체14와 배선장치 조립체12를 가진 예시적인 산소 센서10가 도시되어 있다. 상기 배선장치 조립체12는 일반적으로 실(seal)40과, 상부 덮개20내의 감지요소80의 상부84에 연결된 전기요소들을 포함하고 있다. 상기 보조조립체14는 일반적으로 감지요소80의 하부와 하부 덮개30에 있는 내부 덮개35와 쉘50을 포함하고 있다. 덮개20,30,35와 쉘50의 예시적인 재질은 고크롬 및/또는 고니켈을 함유한 스테인리스 스틸과, 전술한 스테인리스 스틸의 적어도 한 가지및 그 유사 물질을 포함하고, 내열성, 고강도, 내부식성을 갖기 위해 선택된 모든 재료들을 포함하는 혼합물과 합금들이다.

상부 덮개20의 상부 끝단22의 일부분내에 배치되어 있는 고정구(fastener) 또는 실40은 엔진의 작동온도(예를들면 약 1000℃까지, 센서 경험치온도 약 300℃까지상승되는 온도)에 상응하는 온도를 견딜수 있는 물질을 포함하고 있다.

전형적인 물질로는 종래의 다른 실(seal)재질 뿐만아니라 플루오르엘라스토머(fluoroelastomer), 실리콘(silicone), 고무, 퍼플루오르엘라스토머(perfluoroel

astomer)등을 포함하고, 적어도 전술한 물질의 한 가지를 함유하고 있는 조합체를 포함한다. 상기 실은 종래의 당업계에서 알려진 몰딩기술로 만들어 질 수 있다.

한가지 가능한 실(seal)은 특허출원, 즉 대리인 관리번호(Attorney Docket No. DP-301500/DP-301244B(DEP-0133F))에 개시되어 있으며, 이는 그 전반에 걸쳐 참고문헌으로 여기에 인용되어 진다. 이와 같이 단일 부재로 이루어진 다기능 실40은 물의 침투나 다른 오염물이 센서10로 침투되어지는 것을 방지하므로써 완충작용, 구조적인 보전을 이루며, 그리고 감지요소80를 보호한다. 상기 실40은 안정된 장착을 위하여 상부 덮개20의 상부22에 꼭 맞게 설계되어 질 수 있다. 상기 실의 선택적인 플랜지(flange)는 실40과 상부 덮개20 사이에 추가적인 밀폐(sealing)기능을 제공한다. 일단 상부 덮개20가 플랜지 아래에 있으면, 실40은 당업계에서 알려진 주름작동(crimping)에 의해 그 자리에서 주름이 형성됨으로써, 이는 상부 덮개20의 형태로 실40을 변형 또는 주름지게 함으로써 센서로 들어오는 오염물을 차단하는 것이다. 게다가 사용하는 동안 즉, 고온에 노출되는 동안 상기 실40의 플랜지는 상부 덮개20안으로 수축하게 되므로써, 오염물질에 노출되는 것으로부터 센서10를 추가적으로 보호한다.

상기에서 기술한 바에 따르면, 실40은 어떤 진동이나 충격하중에 대해 완충기로서의 역할을 할 수 있다. 실40의 하부 바닥에 있는 선택적인 돌출부들은 터미널 지지대60와의 접촉을 위해, 그리고 센서10에 가해지는 진동 또는 충격하중을 완충시키기 위해 설계되어진다. 돌출부의 역할은 터미널 지지대60와의 접촉을 최소화시키면서 진동을 완화시키는 스프링과 유사하다. 상기 실40이 단지 물리적으로만 돌출부에서 터미널지지대60과 접촉하고 있기 때문에, 그들 사이에서 공기 틈이 형성된다. 이 공기 틈은 하부 센서부품으로부터 실40로의 대류열전달을 최소화 하게끔 실40을 단열시킨다.

센서10의 전기적인 연결을 위해, 터미널 지지대60는 실40과 인접하여 배치된다. 상기 터미널 지지대60는 센서의 작동조건 하에서 내구성 있는 재질로 만들어 질 수 있다. 전기적 절연성, 내열성, 기계적강도를 제공하기 위해 선택된 이러한재질들은 열가소성물질; 열경화성물질; 스테아타이트(steatite), 알루미나(alumina), 그밖에 유사한 것과 같은 세라믹(ceramic);들과, 다른 재질들 중에서, 그리고 앞에 나온 터미널 지지대 재질중의 적어도 한가지 이상을 포함하면서 세라믹과 합성수지들이 종종 채용되는 조합물들을 포함할 수 있다.

상기 터미널 지지대60는 케이블(cable)이나 전선들에 연결된 에지 카드커넥터, 터미널커넥터, 또는 터미널62,63을 고정하고 있다. 케이블64,65은 차량전기 시스템(system)을 배선장치12에 연결시키고 있다. 상기 케이블 64,65은 구리, 황동, 스테인리스 스틸, 니켈및, 그 유사물질과, 앞에 나온 재질중의 적어도 한 가지 이상 함유하고 있는 합금이나 조합체를 포함하고 있는 당업계에서 알려져 있는 일반적인 재질로 되어 있다. 상기 터미널62,63은 일반적으로 스테인리스 스틸, 구리, 황동, 니켈및, 그 유사물질과, 앞에 나온 재질중의 적어도 한가지 이상 함유하고 있는 합금이나 조합체를 포함하고 있는 당업계에서 알려져 있는 재질로 되어 있다. 센서 작동조건하에서 실제 스프링력을 제공하는 재질과 터미널 구조들이 요구되어진다.

터미널 62,63은 감지요소80의 접촉패드86,88와 전기적으로 연결된다. 감지요소80의 부분들은 상부덮개20, 쉘50, 그리고 하부덮개30 내부에 배치되어 있다. 감지요소80는 알려진 형태인 평편형이거나 또는 납작한 모양으로 되어 있을 수 있다. 그 첫번째 끝단82에서, 하부덮개 30내에 배치되어 있으며, 감지요소80는 알려진 방법에 의해 바람직하게는 공지된 히터와 함께 조립되어지는 배기 구성물 반응 구조체(an exhaust constituent-responsive structure)를 포함한다. 감지요소80의 두번째 끝단 혹은 그 근처에는 당업계에서 종래에 사용되던 재질로 되어 있는 접촉패드86,88가 배치되어 있다.

접촉패드86,88에 전기적으로 연결되는 것에 부가적으로, 터미널62,63은 물리적으로 첫번째 절연물90과 바람직하게 접촉하고 있다. 이 첫번째 절연물90은 쉘50과 상부덮개20 모두의 적어도 일부분 내에 배치되어 있다. 상기 첫번째 절연물90은 센서10를 절연시키기 위해서 고온물질(즉 센서작동조건에서 견딜 수 있는 물질)을 함유하고 있다.

전기적 절연성, 내열성,및 기계적 강도를 위하여 선정된 몇몇 가능한 고온물질은 세라믹과 금속, 다른 것들중에서는 섬유형태(규칙성이 없거나, 잘게 잘리거나, 연속적이거나, 직물처럼 짜여진 등등...), 직조및 비직조 메쉬 형태를 갖는 앞서 전술한 물질들의 적어도 한가지를 포함하고 있는 혼합물과 합금및 조합물들을 포함하고 있다. 상기 세라믹은 동석(steatite), 알루미나, 또는 그와 유사한 재료 또는 전술된 세라믹을 적어도 한가지 포함하고 있는 조합체등을 포함할수 있다. 선택적으로, 상기 첫번째 절연물90은 단(shelf)94과, 적어도 상기 쉘50의 일부분을 통해 배치된 금속 메시(mesh)의 하단을 포함하는 세라믹 상부를 포함할 수 있다. 상기 첫번째 절연물90은 터미널62,63과 감지요소80를 삽입하는데 필요한 다양한 폭의 통로93를 가진 실린더형 기구로 되어 있을 수 있다. 터미널62,63은 터미널62,63의 무게가 첫번째 절연물90에 의해 지지되도록 위치해 있다.

상기 첫번째 절연물90은 선택적으로 첫번째 절연물90의 상부91 안쪽에 있는 통로93로 부터 바깥쪽으로 나있는 오목부 또는 단94을 가지고 있다. 상기 단94는터미널62,63을 충분히 받아 들일 수 있는 거리에서 첫번째 절연물90안으로 바람직하게 연장함으로써 상기 터미널62,63이 첫번째 절연물의 상부에 인접한 오목부나 또는 지지단94에 의해 끼워지거나, 장착되어지거나 또는 지지되는 것이다. 바람직하게는, 상기 단94는 실질적으로 하나의 터미널의 바깥쪽으로 부터 반대편 터미널의 바깥쪽까지와 유사한 거리의 폭을 가지고 있다. 상기 첫번째 절연물90은 센서10안의 감지요소80를 지지하고 위치를 잡아 주면서 감지요소80를 둘러싸고 있다. 상기 터미널62,63과 터미널지지대60의 무게를 지지함으로써, 상기 첫번째 절연물90은 감지요소80에 손상을 줄 수 있는 무게와 힘을 제거한다. 첫번째 절연물90은 주름지게하는(crimping) 방법이나 당업계에서 알려진 다른 방법을 통해 센서10와 연결되어 질 수 있다.

첫번째 절연물의 하부90는 쉘50의 내부에 배치된다. 쉘50은 몸통부52와 나사부54를 가지고 있다. 몸통부52는 상기 나사부54를 배출용 파이프(pipe)나 배기기관의 다른 부품의 장착부에 고정하거나 또는 가스센서가 사용되어질 때마다, 즉 감지챔버(chamber)31가 측정되어질 가스의 흐름내에 놓여질 때마다 렌치(wrentch)나 다른 공구를 사용할 수 있는 모양으로 되어 있다. 상기 쉘50은 주름지게하는 작업이나 이 기술에서 알려진 다른 공정에 의해 상부덮개20와 연결되어 질 수 있다.

상기 쉘50의 하부에 선택적으로 배치되어 있는 것은 가스켓(gasket)72이며, 이는 작동위치에 센서10를 유지시키고 가스누출로부터 센서와 매니폴드를 밀폐하는데 필요한 인장력의 근원을 제공한다. 상기 감지요소80에 인접한 쉘50의 내부와, 첫번째 절연물90과 두번째 절연물92 사이에 배치되어질 수 있는 또 다른 선택 품목은 활석 팩(talc pack)70 또는 다른 구조물이나 실링부품이다. 상기 활석 팩70은 첫번째 절연물90과 두번째 절연물92 사이, 또는 쉘 어깨56와 절연체90,92 또는 메시(mesh)사이에 배치되어 질 수 있다. 상기 활석 팩70은 감지요소 둘레에 활석가루를 빽빽히 채워넣음으로써 감지요소를 그 자리에 잡고 있다. 다르게는, 상기 활석 팩70은 감지요소80와 하부덮개30사이에서 누출을 억제하는 실로서 작용하며, 이는 활석, 운모(mica), 고령토(kaolin) 뿐만아니라 그와 유사한 재료와 같은 무기재료및, 그밖에 앞에 나온 무기재료를 적어도 한가지 이상 함유하고 있는 조합체를 사용함으로써 얻어질 수 있다.

쉘50의 내부와 활석 팩70에 인접한 곳에 두번째 절연물92이 배치되어 질 수 있다. 두번째 절연물92은 첫번째 절연물90에서의 고온물질과 같거나 유사한 물질을 함유하고 있고 센서10를 절연시키고 보호한다.

감지챔버31는 두번째 절연물92에 인접해 있을 수 있다. 하부덮개30는 쉘50에 단단히 결합되어 감지요소 80의 첫번째 끝단82은 가스에 접촉하여 검출할 수 있게 되어 있는 감지챔버31 안쪽에 설치되어 진다. 하부덮개30는 감지챔버31를 형성하고, 하부덮개30의 안쪽에 배치된 것은 감지요소80를 수용하기 위한 내부덮개35인 것이다. 하부덮개30와 내부덮개35는 감지챔버31의 안과 밖으로 배기가스가 흐를 수 있도록 많은 구멍38,39이 나있어서 가스는 감지요소80의 첫번째 끝단82에 의해서 잘 감지 되어질 수 있다.

센서10를 작동시키려면, 전기적인 연결이 감지요소80와 차량전기시스템에 연결된 배선장치12 사이에서 견고해야 할 필요가 있다. 도3에서와 같이, 터미널62,63은 감지요소80상에 위치된 접촉패드68,69와 연결되어 감지요소80와 터미널62,63이 전기적인 연결을 이루도록 한다. 터미널62,63은 당 업계에서 알려진바 대로 제작된 스프링 구조를 사용하여 감지요소80를 그 위치에 고정하거나 유지시킬 수 있다. 각각의 터미널의 연장부66,67는 감지요소의 접촉부68,69에 대하여 눌리워져서 스프링과 같은 효과를 나타낸다. 이것은 감지요소80를 터미널62,63사이에서 장력하에 유지하고 전기적인 연결 뿐만아니라, 센서10내에서 감지요소80의 위치도 유지한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 터미널62,63은 두개의 분리된 요소: 터미널지지대60와 첫번째 절연물90에 의해 배선장치12 안쪽에 고정되어 있다. 상기 터미널62,63은 유연하고, 진동과 충격하중을 터미널지지대60와 첫번째 절연물90로 분산시켜 감지요소80를 보호한다.

도4에서 보면, 60으로 부호가 매겨진 터미널 지지대 또는 로크(lock)가 도시되어 있다. 상기 터미널지지대60는 적어도 하나의 평평한 면120을 가진 일반적인 실린더 모양으로 도시되어 있으나, 수개의 면을 가진 다른 구조로도 가능하다. 상기 터미널(표시안됨)과 전기적인 케이블(표시안됨)을 받아들이기 위한 통로 또는 구멍130들이 터미널 지지대60의 톱부122 내부에 위치된다. 도5에서 보면, 적어도 하나의 평평한 면120을 가진 터미널 지지대60의 바닥면124이 도시되어 있다. 상기 도면은 터미널 지지대60를 관통해서 나있는 통로130의 반대면(바닥면124)을 보여준다. 통로130안에는, 오목부나 포켓부132가 터미널(표시안됨)을 받아들이고 지지하기 위한 각각의 통로130내에 형성되어 있다.

도 6에는 터미널 지지대60의 단면도가 도시되어 있다. 통로130들은 상기 톱부120를 통해 열려 있고, 터미널 지지대60의 바닥면124을 관통하여 뻗어 있다. 상기 통로130의 안쪽에 위치한 오목부132들은 터미널(표시안됨)을 받아들이기 위한 큰 공간을 형성한다. 상기 터미널지지대60는 터미널62,63을 서로 격리시키고, 감지요소80의 위쪽에서 터미널62,63을 잡고 있다. 따라서 터미널지지대는 필요한 수의 전선들(표시안됨)과 터미널을 수용할 수 있는 충분한 수의 통로130들이 있는 절연물질로 되어야 한다. 특정의 공간과 통로130의 위치(orientation)들은 생산능력과 필요한 수의 케이블과 터미널에 기초하여 정해진다.

터미널 지지대, 첫번째 절연물과 터미널들의 조합체로 인해, 상기 감지요소는 터미널의 무게, 센서내에서의 움직임, 뿐만아니라 진동에 의한 효과에 대하여 노출로부터 보호될 것이다. 그 결과, 센서의 수명이 연장된다. 예를 들면, 종래의 센서들은 일반적으로 성능이 저하되지만, 본 발명의 센서는 진동시험(예를 들면, 22G의 가속도하에서 약950℃의 온도와 200-400헤르쯔에서 90시간)을 견딜수 있다. 많은 종래의 센서들이 100시간내에 실패한 다른 시험(예를들면, 센서요소의 파괴 및/또는 터미널커넥터가 견딜 수 없는 저항력을 일으키며 움직이는 것)에서 본 발명의 센서는 엔진동력계(engine dynamometer)상에서 2000시간의 내구시험(차량에서 150,000마일에 상당하는 내구성)을 견뎌냈다. 성공적으로 통과한 다른 시험들은 추낙하시험(1킬로그램(kg)의 무게가 여러 높이에서 쉘(일반적으로 "hex"로 알려진)위에 낙하되었다)과, 볼(ball) 낙하시험(100그램의 볼이 다른 4 지점에서 센서상에 1미터위에서 낙하되었다)들을 포함한다. 추 낙하시험에서, 본 발명의 센서는 종래 센서에서의 약 3배의 높이를 견뎌냈었다(예를 들어, 종래 센서의 15센티미터에 대해 약 45센티미터). 게다가 볼 낙하시험에서는, 종래의 센서가 파괴된 반면 본 발명의 센서는 시험을 통과 했다. 이 센서 구조의 또 다른 잇점은 터미널 지지대 시스템이 설치하기 쉽고 경제적이라는 것이다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 다양한 개선구조와 변형구조들이 이로 부터 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있으며, 이들은 다른 종래의 센서들에서 제시된 기하학적 크기들을 이용할 수 있을 것이다. 따라서, 상기에서 설명된 장치와 방법들은 단지 예시적인 것이며, 이러한 기재내용과 실시예들은 본 발명의 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안될 것임을 알아야 만 한다.

본 발명은 감지요소로의 응력을 최소화하면서, 센서내에서 감지요소를 정렬하고 지지하는 가스센서 터미널 조립체및 그 생산 방법을 제공한다.

Claims

보조조립체(subassembly)(14)내에 배치된 하부(82)와, 배선장치의 주변에 배치된 상부 덮개(20)를 포함하는 배선장치조립체(12)내에 배치된 상부(84)를 갖는 감지요소(80);

상기 배선장치내에 배치된 터미널 지지대(60);

상기 터미널 지지대(60)의 안쪽에 배치되어 있고, 상기 감지요소(80)와 전기적인 연결을 이루는 터미널(62),(63)의 첫번째부분;및,

상기 상부 덮개(20)의 내부와 상기 감지요소의 상부(84) 주변에 적어도 부분적으로 배치된 첫번째 절연물(90);을 포함하고,

상기 첫번째 절연물(90)은 터미널(62),(63)의 두번째 부분을 수용하기 위한 통로(93)를 갖추며, 상기 첫번째 절연물(90)의 적어도 일부분은 상기 터미널(62),(63), 상기 두번째 부분및 상부 덮개(20) 사이에 배치되어지는 가스센서(10).
제1항에 있어서, 상기 첫번째 절연물(90)은 세라믹, 금속,및 조합물, 합금및, 상기 언급된 재료들중의 적어도 하나를 포함하는 합성물로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택된 재료임을 특징으로 하는 가스 센서(10).
제2항에 있어서, 상기 세라믹은 스테아타이트(steatite), 알루미나(alumina),및 상기 언급된 세라믹들중의 적어도 하나를 포함하는 조합물로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택되어짐을 특징으로 하는 가스 센서(10).
제2항에 있어서, 상기 첫번째 절연물(90)은 규칙성이 없는 섬유, 잘게 잘려진 섬유, 연속적인 섬유, 직물처럼 짜여진 섬유, 직조 메쉬, 비직조 메쉬및 상기 언급된 형태중의 적어도 한가지를 포함하고 있는 조합물로 이루어진 군(group)으로 부터 선택되어진 형태임을 특징으로 하는 가스 센서(10).
제1항에 있어서, 상기 터미널 지지대(60)는 열가소성물질, 열경화성물질, 세라믹(ceramic),과 상기 앞에 언급한 재질중의 적어도 한가지를 포함하는 조합물들로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택되어진 재료임을 특징으로 하는 가스 센서(10).
제5항에 있어서, 상기 세라믹은 스테아타이트(steatite), 알루미나(alumina), 그 밖의 다른 것들과 상기 언급된 세라믹재료들중의 적어도 하나를 포함하는 조합물로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택되어짐을 특징으로 하는 가스 센서(10).
배선장치의 주변에 배치된 상부 덮개(20)를 포함하는 배선장치조립체(12)내에 감지요소(80)의 상부(84)를 배치하고;

보조조립체(subassembly)(14)내에 감지요소의 하부(82)를 배치하며;

상기 배선장치내에 터미널 지지대(60)를 배치하고;

상기 터미널 지지대(60)의 안쪽에, 그리고 상기 감지요소(80)와 전기적인 연결을 이루도록 터미널(62),(63)의 첫번째부분을 배치하며; 그리고,

상기 상부 덮개(20)의 내부와 상기 감지요소의 상부(84) 주변에 적어도 부분적으로 첫번째 절연물(90)을 배치하고, 상기 첫번째 절연물(90)은 상기 터미널(62),(63)의 두번째 부분을 수용하기 위한 통로(93)를 갖추며, 상기 첫번째 절연물(90)의 적어도 일부분은 상기 터미널(62),(63), 상기 두번째 부분및 상부 덮개(20) 사이에 배치되며; 그리고

상기 가스센서(10)를 엔진작동상태에 노출시키는 공정들을 포함하는 가스센서(10)의 제작방법.
제7항에 있어서, 상기 첫번째 절연물(90)은 세라믹, 금속,및 조합물, 합금및, 상기 언급된 재료들중의 적어도 하나를 포함하는 합성물로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택된 재료임을 특징으로 하는 가스센서의 제작방법.
제8항에 있어서, 상기 세라믹은 스테아타이트(steatite), 알루미나(alumina),및 상기 언급된 세라믹들중의 적어도 하나를 포함하는 조합물로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택되어짐을 특징으로 하는 가스센서의 제작방법.
제8항에 있어서, 상기 첫번째 절연물(90)은 규칙성이 없는 섬유, 잘게 잘려진 섬유, 연속적인 섬유, 직물처럼 짜여진 섬유, 직조 메쉬, 비직조 메쉬및 상기 언급된 형태중의 적어도 한가지를 포함하고 있는 조합물로 이루어진 군(group)으로 부터 선택되어진 형태임을 특징으로 하는 가스센서의 제작방법.
제7항에 있어서, 상기 터미널 지지대(60)는 열가소성물질, 열경화성물질, 세라믹(ceramic),과 상기 앞에 언급한 재질중의 적어도 한가지를 포함하는 조합물들로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택되어진 재료임을 특징으로 하는 가스센서의 제작방법.
제11항에 있어서, 상기 세라믹은 스테아타이트(steatite), 알루미나(alumina),그 밖의 다른 것들과 상기 언급된 세라믹재료들중의 적어도 하나를 포함하는 조합물로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택되어짐을 특징으로 하는 가스센서의 제작방법.
보조조립체(subassembly)(14)내에 배치된 하부(82)와, 배선장치의 주변에 배치된 상부 덮개(20)를 포함하는 배선장치조립체(12)내에 배치된 상부(84)를 갖는 감지요소(80);

상기 상부 덮개(20)의 첫번째 부분내에 배치된 몸체와, 플랜지를 갖추고, 상기 상부 덮개의 모서리는 상기 플랜지의 적어도 일부분과 상기 몸체사이에 배치되는 단일 부재로 이루어진 실(40);

상기 감지 요소(80)의 하부 주위에 배치된 쉘(50);

상기 감지요소(80)와 쉘(50)사이에 적어도 일부분이 배치된 첫번째 절연물(90);

상기 감지 요소(80)의 일단부 주위에 배치되고, 상기 쉘(50)에 물리적으로 접촉되며, 다수의 구멍(38)들을 갖는 하부 덮개(30);

상기 감지요소(80)와 전기적인 연결을 이루는 적어도 하나의 터미널(62),(63);및

상기 터미널(62),(63)에 물리적인 접촉을 이루는 터미널 지지대(60);를 포함하는 가스센서(10).
제13항에 있어서, 상기 보조 조립체(14)는 상기 첫번째 절연물(90)과 상기 하부 덮개(30) 사이의 쉘(50)내에 배치된 활석 팩(talc pack)(70)을 추가 포함함을 특징으로 하는 가스 센서(10).
제14항에 있어서, 상기 보조 조립체(14)는 상기 활석 팩(talc pack)(70)과 상기 하부 덮개(30) 사이의 쉘(50)내에 배치된 두번째 절연물(92)을 추가 포함함을 특징으로 하는 가스 센서(10).
제13항에 있어서, 상기 첫번째 절연물(90)은 세라믹, 금속,및 조합물, 합금및, 상기 언급된 재료들중의 적어도 하나를 포함하는 합성물로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택된 재료임을 특징으로 하는 가스 센서(10).
제16항에 있어서, 상기 세라믹은 스테아타이트(steatite), 알루미나(alumina),및상기 언급된 세라믹들중의 적어도 하나를 포함하는 조합물로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택되어짐을 특징으로 하는 가스 센서(10).
제16항에 있어서, 상기 첫번째 절연물(90)은 규칙성이 없는 섬유, 잘게 잘려진 섬유, 연속적인 섬유, 직물처럼 짜여진 섬유, 직조 메쉬, 비직조 메쉬및 상기 언급된 형태중의 적어도 한가지를 포함하고 있는 조합물로 이루어진 군(group)으로 부터 선택되어진 형태임을 특징으로 하는 가스 센서(10).
제13항에 있어서, 상기 터미널 지지대(60)는 열가소성물질, 열경화성물질, 세라믹(ceramic),과 상기 앞에 언급한 재질중의 적어도 한가지를 포함하는 조합물들로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택되어진 재료임을 특징으로 하는 가스 센서(10).
제19항에 있어서, 상기 세라믹은 스테아타이트(steatite), 알루미나(alumina), 그 밖의 다른 것들과 상기 언급된 세라믹재료들중의 적어도 하나를 포함하는 조합물로 이루어지는 군(group)으로 부터 선택되어짐을 특징으로 하는 가스 센서(10).