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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor mit einem Gassensorelement, das die Konzentration eines Gases erfasst, die gemessen werden soll.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Ein Gassensor ist an einem Ansaugluftsystem (beispielsweise einem Ansaugluftrohr oder einem Ansaugluftkrümmer) eines Verbrennungsmotors, wie etwa einem Dieselmotor, einem Benzinmotor oder dergleichen, angebracht, und eine spezifische Gaskonzentration wird derart überwacht, dass der Verbrennungszustand oder dergleichen gesteuert ist. Eine Struktur eines derartigen Gassensors ist in Patentschrift 1 beschrieben. Bei dem Gassensor, der an dem Ansaugluftsystem des Verbrennungsmotors angebracht ist, ist jedoch, da die Anbringung durch eine Struktur oder Anordnung in der Nähe in des Ansaugluftrohrs beschränkt ist, eine Achse des Gassensors selbst geneigt und an einer Achse des Ansaugluftrohrs angebracht. Der Gassensor ist derart an dem Ansaugluftrohr befestigt, dass ein Teilabschnitt mit Außengewinde, der an der Außenseite eines Gehäuses (einer Metallhülle), die das Gaserfassungselement darin aufnimmt, bereitgestellt ist, in einem Teilabschnitt mit Innengewinde angezogen ist, der in eine Wandfläche des Ansaugluftrohrs eingegliedert ist.
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Wenn ein Fahrzeug mit dem darin angebrachten Verbrennungsmotor einen Aufprall erfährt, ist ein sicherer Freiraum zwischen der Motorhaube und den Motorbauteilen zum Erhöhen der Sicherheit erforderlich. In dieser Hinsicht besteht ein Bedarf, die Vorstandslänge des Gassensors, der zur Außenseite des Ansaugluftrohrs hin vorsteht, zu verkürzen.
[Patentschrift 1]
Japanische Patentauslegeschrift Nr. 2008-268152-A -
3. Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Da der oben beschriebene, bekannte Gassensor unter Benutzung des Teilabschnitts des Gehäuses mit Außengewinde an dem Ansaugluftrohr angebracht ist, kann, wenn die Achse des Teilabschnitts des Gehäuse mit Außengewinde und die Achse des Teilabschnitts des Gehäuses mit Innengewinde geneigt sind, ein Anbringungswinkel des Gassensors bezüglich des Ansaugluftrohrs geändert werden. Die Anbringungstiefe des Gassensors ist jedoch schwierig zu ändern, und das Ausmaß, in dem die Vorstandslänge, mit der der Gassensor zum Ansaugluftrohr hin vorsteht, verkürzt sein kann, ist begrenzt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Gassensor bereitzustellen, bei dem die Höhe des Gassensors in der axialen Richtung derart verringert ist, dass die Vorstandslänge verkürzt sein kann, wenn der Gassensor an einem Anbringungsgegenstandskörper, wie etwa einem Ansaugluftrohr, angebracht ist.
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Die obenstehende Aufgabe wurde in einem ersten Aspekt (1) der Erfindung durch Bereitstellen eines Gassensors gelöst, umfassend: ein Gassensorelement, das in einer axialen Richtung verläuft und einen Erfassungsteilabschnitt, der eine spezifische Gaskomponente in einem gemessenen Gas erfasst, an einer Vorderseite davon und eine Elektrodenkontaktfläche an einer Rückseite davon aufweist; eine Anschlussverbindung, die elektrisch an die Elektrodenkontaktfläche angeschlossen ist; und ein isoliertes Trennstück, das die axiale Richtung entlang verläuft und ein Einführungsloch aufweist, in das die Anschlussverbindung eingeführt ist, wobei die Anschlussverbindung einen Elementseitenteilabschnitt, der innerhalb des Einführungslochs angeordnet ist und zu der Elektrodenkontaktfläche verbindet, und einen äußeren Stromkreisseitenteilabschnitt aufweist, der in einer diametralen Richtung weiter zur Außenseite als eine Außenseitenfläche des Trennstücks durch einen oder mehr erste Biegeteilabschnitte von dem Elementseitenteilabschnitt verläuft.
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Gemäß dem obenstehenden Aspekt (1) sind, da die äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte in der diametralen Richtung weiter zur Außenseite als die Außenseitenfläche des Trennstücks verlaufen, die jeweiligen Höhen der Stromkreisseitenteilabschnitte verringert. Außerdem ist ein Zuleitungsdraht, der an die Anschlussverbindung angeschlossen ist, auf der Rückseite nicht weiter als die obere Flache des Trennstücks angeordnet, sodass die Höhe des Gassensors in der axialen Richtung um denselben Betrag verringert sein kann, und sodass die Vorstandslänge verkürzt sein kann, wenn der Gassensor an dem Anbringungsgegenstandskörper angebracht ist.
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Außerdem kann das Trennstück ein zylindrisches Glied sein, das den gesamten Umfang des Einführungslochs umgibt, und es kann außerdem eine Form aufweisen, bei der ein Abschnitt des zylindrischen Glieds ausgeschnitten ist, um einen Abschnitt des Einführungslochs zur Außenseite freizulegen.
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Außerdem kann der Elementseitenteilabschnitt innerhalb des Einführungslochs des Trennstücks angeordnet sein, und es kann beispielsweise ein stangenförmiges Glied sein, das geradlinig in der axialen Richtung verläuft, oder ein U-förmiges Glied, das gebogen ist und innerhalb des Einführungslochs des Trennstücks verläuft.
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Außerdem ist ”der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt verläuft in einer diametralen Richtung weiter zur Außenseite als eine Außenseitenfläche des Trennstücks” festgelegt, wenn das Trennstück in der axialen Richtung von der Rückseite (oder der Vorderseite) des Trennstücks betrachtet wird.
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Außerdem kann der Endteilabschnitt gegenüber dem Elementseitenteilabschnitt des äußeren Stromkreisseitenteilabschnitts direkt an einen äußeren Stromkreis angeschlossen sein, oder er kann über einen anderen Anschluss oder einen Zuleitungsdraht an den äußeren Stromkreis angeschlossen sein.
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Zudem kann, wenn der Gassensor an dem Anbringungsgegenstandskörper angebracht ist, falls der Freiraum zwischen der Motorhaube des Fahrzeugs und dem äußeren Stromkreisseitenteilabschnitt genügend gesichert ist, der Endteilabschnitt gegenüber dem Elementseitenteilabschnitt weiter zur rückwärtigen Endseite des Gassensors in der axialen Richtung erweitert sein und außerdem zur vorderen Endseite erweitert sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform (2) des Gassensors (1) der vorliegenden Erfindung enthält der Gassensor eine Abdeckung, die das Trennstück abdeckt, wobei die Abdeckung einen Verbinderteilabschnitt aufweist, der eine Öffnung aufweist, die imstande ist, in der diametralen Richtung zu verbinden, und der Verbinderteilabschnitt ein einstückiges Teil der Abdeckung ist.
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Gemäß der obigen Ausführungsform ist der Verbinderteilabschnitt, der einen äußeren Stromkreis und das Gassensorelement verbindet, ein einstückiges Teil des Gassensors. Auf diese Art und Weise kann der Gassensor kompakt hergestellt sein und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung im Vergleich zu einer Gestaltung, bei der der Verbinderteilabschnitt getrennt von dem Gassensor gebildet ist, erhöht sein, und ferner sind der Gassensor und der Verbinderteilabschnitt über den äußeren Stromkreisseitenteilabschnitt an einen externen Strom angeschlossen, entweder direkt oder über einen anderen Anschluss oder einen Zuleitungsdraht.
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Dadurch kann in einem Falle, in dem der Verbinderteilabschnitt einstückig mit dem Gassensor ausgebildet ist, falls die Öffnung des Verbinderteilabschnitts imstande ist, in der diametralen Richtung zu verbinden, die Höhe des Gassensors in der axialen Richtung niedrig gehalten sein und die Vorstandslänge verkürzt sein, wenn der Gassensor an dem Anbringungsgegenstandskörper angebracht ist.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform (3) des Gassensors (1) der vorliegenden Erfindung weist der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt einstückig einen ersten Anschlussteilabschnitt, der zur Mittenseite des Trennstücks in der axialen Richtung durch einen zweiten Biegeteilabschnitt verläuft, welcher weiter zur Außenseite in der diametralen Richtung als die Außenseitenfläche des Trennstücks angeordnet ist, und einen zweiten Anschlussteilabschnitt auf, der zur Außenseite in der diametralen Richtung durch einen dritten Biegeteilabschnitt vom ersten Anschlussteilabschnitt verläuft, und wobei der zweite Anschlussteilabschnitt durch die Öffnung des Verbinderteilabschnitts eingeführt ist.
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Gemäß der obigen Ausführungsform verläuft der zweite Anschlussteilabschnitt zur Außenseite in der diametralen Richtung durch den ersten Anschlussteilabschnitt, welcher zur Mittenseite des Trennstücks in der axialen Richtung verläuft. Auf diese Art und Weise kann die Position des zweiten Anschlussteilabschnitts in der Nähe der Mitte des Trennstücks in der axialen Richtung angeordnet sein. Im Allgemeinen ist die Verbinderwand, die die Öffnung des Verbinderteilabschnitts ausbildet, im Umfang des zweiten Anschlussteilabschnitts ausgebildet, der in den Verbinderteilabschnitt eingeführt ist. Dabei ist der zweite Anschlussteilabschnitt derart angeordnet, dass die Höhe der rückwärtigen Endwand der Verbinderwand verringert ist, die Höhe des Gassensors in der axialen Richtung um denselben Betrag verringert ist und die Vorstandslänge dadurch verkürzt ist, wenn der Gassensor an dem Anbringungsgegenstand angebracht ist. Außerdem ist der zweite Anschlussteilabschnitt derart angeordnet, dass die vordere Endwand des Verbinderteilabschnitts nicht störend auf den Anbringungsgegenstand des Gassensors einwirkt. Infolgedessen kann eine Beschränkung der Anbringungstiefe verhindert sein und gleicherweise die Vorstandslänge des Gassensors verkürzt sein.
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Außerdem ist der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt direkt durch die Öffnung des Verbinderteilabschnitts eingeführt, sodass die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung erhöht sein kann.
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In wiederum einer anderen Ausführungsform (4) des Gassensors (1) der vorliegenden Erfindung weist der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt einstückig einen ersten Anschlussteilabschnitt, der zur Mittenseite des Trennstücks in der axialen Richtung durch einen zweiten Biegeteilabschnitt verläuft, welcher weiter zur Außenseite in der diametralen Richtung als die Außenseitenfläche des Trennstücks verläuft, und einen zweiten Anschlussteilabschnitt auf, der zur Außenseite in der diametralen Richtung durch einen dritten Biegeteilabschnitt vom ersten Anschlussteilabschnitt verläuft, und wobei der zweite Anschlussteilabschnitt elektrisch mit einer Anschlussverbindung verbunden ist, die durch die Öffnung des Verbinderteilabschnitts in der diametralen Richtung eingeführt ist.
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Gemäß der obigen Ausführungsform verläuft der zweite Anschlussteilabschnitt zur Außenseite in der diametralen Richtung durch den ersten Anschlussteilabschnitt, der zu einer Mittenseite des Trennstücks in der axialen Richtung verläuft. Auf diese Art und Weise kann die Position der Anschlussverbindung, die an den zweiten Anschlussteilabschnitt angeschlossen ist, in der Nähe der Mitte des Trennstücks in der axialen Richtung angeordnet sein. Im Allgemeinen ist die Verbinderwand, die die Öffnung des Verbinderteilabschnitts ausbildet, im Umfang der Anschlussverbindung ausgebildet, der in den Verbinderteilabschnitt eingeführt ist. Dabei ist die Anschlussverbindung derart angeordnet, dass die Höhe der rückwärtigen Endwand der Verbinderwand verringert ist, die Höhe des Gassensors in der axialen Richtung um denselben Betrag verringert ist und die Vorstandslänge dadurch verkürzt ist, wenn der Gassensor an dem Anbringungsgegenstand angebracht ist. Außerdem ist der zweite Anschlussteilabschnitt derart angeordnet, dass die vordere Endwand des Verbinderteilabschnitts nicht störend auf den Anbringungsgegenstand des Gassensors einwirkt. Infolgedessen kann eine Beschränkung der Anbringungstiefe verhindert sein und gleicherweise die Vorstandslänge des Gassensors verkürzt sein.
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In wiederum einer anderen bevorzugten Ausführungsform (5) des Gassensors (1) der vorliegenden Erfindung ist eine Anschlussverbindung durch die Öffnung des Verbinderteilabschnitts eingeführt, enthält die Anschlussverbindung einen ersten Anschlussverbindungsteilabschnitt, der durch die Öffnung des Verbinderteilabschnitts in der diametralen Richtung eingeführt ist, und einen zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitt, der zur vorderen Endseite und/oder rückwärtigen Endseite des Trennstücks in der axialen Richtung durch einen vierten Biegeteilabschnitt vom ersten Anschlussverbindungsteilabschnitt verläuft, und ist der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt elektrisch an den äußeren Stromkreisseitenteilabschnitt angeschlossen.
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Gemäß der obigen Ausführungsform ist der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt, der zu der vorderen Endseite und/oder der rückwärtigen Endseite des Trennstücks in der axialen Richtung verläuft, in der Anschlussverbindung enthalten. Außerdem ist der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt derart elektrisch an den äußeren Stromkreisseitenteilabschnitt angeschlossen, dass die Position des ersten Anschlussverbindungsteilabschnitts, der durch die Öffnung des Verbinderteilabschnitts eingeführt ist, in der Nähe der Mitte des Trennstücks in der axialen Richtung angeordnet sein kann. Im Allgemeinen ist die Verbinderwand, die die Öffnung des Verbinderteilabschnitts ausbildet, im Umfang des ersten Anschlussverbindungsteilabschnitts ausgebildet, der in den Verbinderteilabschnitt eingeführt ist. Dabei ist die erste Anschlussverbindung derart angeordnet, dass die Höhe der rückwärtigen Endwand der Verbinderwand verringert ist, die Höhe des Gassensors in der axialen Richtung um denselben Betrag verringert ist und die Vorstandslänge dadurch verkürzt ist, wenn der Gassensor an dem Anbringungsgegenstand angebracht ist. Außerdem ist der erste Anschlussverbindungsteilabschnitt derart angeordnet, dass die vordere Endwand des Verbinderteilabschnitts nicht störend auf den Anbringungsgegenstand des Gassensors einwirkt. Infolgedessen kann eine Beschränkung der Anbringungstiefe verhindert sein und gleicherweise die Vorstandslänge des Gassensors verkürzt sein.
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Zudem ist der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt an der Anschlussverbindung angebracht, die verhältnismäßig stark ist und eine hohe Steifigkeit aufweist. Daher ist, wenn der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt mit dem äußeren Stromkreisseitenteilabschnitt verbunden ist, eine elastische Kraft des zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitts ebenfalls erhöht, und ein Druckkontakt beider ist durch die elastische Kraft erhöht, sodass die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung erhöht ist.
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In wiederum einer anderen bevorzugten Ausführungsform (6) des Gassensors nach einem von (1) bis (5) der vorliegenden Erfindung ist die rückwärtige Endseite des Gassensorelements innerhalb des Einführungslochs des Trennstücks eingeführt und der Elementseitenteilabschnitt der Anschlussverbindung gleitbar mit der Elektrodenkontaktfläche des Gassensorelements verbunden, der in dem Einführungsloch aufgenommen ist.
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Gemäß der obigen Ausführungsform kann das Gassensorelement (oder das Trennstück) im Voraus in der Abdeckung aufgenommen sein, und danach kann das Trennstück (oder das Gassensorelement) eingepasst sein, wonach der Gassensor leicht zu fertigen ist.
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In wiederum einer anderen bevorzugten Ausführungsform (7) des Gassensors (2) der vorliegenden Erfindung weist das Gassensorelement eine rechteckige Form auf, wobei die Elektrodenkontaktflächen auf einer ersten Oberfläche des Gassensorelements, die dem Verbinderteilabschnitt zugekehrt ist, und auf einer zweiten Oberfläche des Gassensorelements angeordnet sind, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, und der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt der Anschlussverbindung, die mit der Elektrodenkontaktfläche verbunden ist, welche auf der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, weiter außerhalb des Verbinderteilabschnitts in der diametralen Richtung als der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt der Anschlussverbindung angeordnet ist, die mit der Elektrodenkontaktfläche verbunden ist, welche auf der ersten Oberfläche ausgebildet ist.
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Dadurch kann, selbst einem Falle, in dem mehrere Anschlussverbindungen benutzt sind, ein Brechen der äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte untereinander verhindert sein, eine geeignete Verbindungsart eingesetzt sein und die Höhe des Gassensors in axialer Richtung verringert sein.
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In wiederum einer anderen bevorzugten Ausführungsform (8) des Gassensors (2) der vorliegenden Erfindung weist das Gassensorelement eine rechteckige Form auf, wobei die Elektrodenkontaktflächen auf einer ersten Oberfläche des Gassensorelements, die dem Verbinderteilabschnitt zugekehrt ist, und auf einer zweiten Oberfläche des Gassensorelements angeordnet sind, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, wobei einer des äußeren Stromkreisseitenteilabschnitts der Anschlussverbindung, die mit der Elektrodenkontaktfläche verbunden ist, welche auf der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, und des äußeren Stromkreisseitenteilabschnitts der Anschlussverbindung, die mit der Elektrodenkontaktfläche verbunden ist, welche auf der ersten Oberfläche ausgebildet ist, zur Rückseite des Trennstücks hin und der andere zur Vorderseite des Trennstücks hin angeordnet ist.
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Dadurch kann ein Brechen der äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte untereinander verhindert sein, eine geeignete Verbindungsart eingesetzt sein und die Höhe des Gassensors in der axialen Richtung verringert sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Veranschaulichende Aspekte der Erfindung werden detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Perspektivansicht, die eine Gestaltung eines Gassensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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2 eine Querschnittansicht entlang einer Linie III-III in 1;
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3 eine Perspektivansicht eines Gassensorelements, das in dem Gassensor gehalten ist;
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4 eine Perspektivansicht, die eine Gestaltung einer Anschlussverbindung des Gassensors gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
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5A bis 5F Prozesszeichnungen, die ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens des Gassensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen;
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6 eine Querschnittansicht, die einen Gassensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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7 eine Perspektivansicht, die eine Gestaltung einer Anschlussverbindung des Gassensors gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
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8A und 8B Perspektivansichten, die eine Gestaltung eines Gassensors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellen; und
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9 eine Querschnittansicht, die eine Gestaltung eines Gassensors gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im Folgenden wird die Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht als darauf beschränkt verstanden werden.
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1 ist eine Perspektivansicht, die eine Gestaltung eines Gassensors 200 gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt, und 2 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie III-III in 1.
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Der Gassensor 200 enthält eine Elementbaugruppe 150 (mit dem Gassensorelement 10), eine Harzabdeckung 60, die an der Elementbaugruppe 150 befestigt ist, ein Keramiktrennstück 40, das innerhalb der Abdeckung 60 aufgenommen ist, und Anschlussverbinder 31 und 32, die an dem Trennstück 40 angebracht sind. Außerdem ist in dieser Ausführungsform die Abdeckung 60 als Abdeckungshauptkörper 61, der einsatzgeformt ist und an der Elementbaugruppe 150 befestigt ist, und als Deckel 62 konfiguriert, der den Abdeckungshauptkörper 61 von der Rückseite abdeckt und einen Innenraum des Abdeckungshauptkörpers 61 schließt. Außerdem ist ein Dichtungsglied (O-Ring) 90, unten beschrieben, an die Außenseite zwischen einer Metallhülse 50 der Elementbaugruppe 150 und dem Abdeckungshauptkörper 61 eingepasst.
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Die Elementbaugruppe 150 wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. 3 ist eine Perspektivansicht einer Elementbaugruppe 150, die innerhalb des Gassensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung gehalten ist. In 3 ist die axiale Richtung O (als Strichpunktlinie gezeigt) des Gassensorelements 10 in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung dargestellt. Ein rückwärtiger Endteilabschnitt 12 ist ein rückwärtiger Endteilabschnitt des Gassensorelements 10 (und außerdem des Gassensors), und eine Seite eines Erfassungsteilabschnitts 11 (siehe 2) des Gassensorelements 10 gegenüber dem rückwärtigen Endteilabschnitt 12 ist eine vordere Endseite des Gassensorelements 10 (und außerdem des Gassensors). Eine zur axialen Richtung O orthogonale Richtung wird hierin als die ”diametrale Richtung” bezeichnet.
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In der Beschreibung ”vorderes Ende einer Verbindung” der unten beschriebenen Anschlussverbindung und des Anschlussverbinders wird das vordere Anschlussende als Endteilabschnitt der Verbindung bezeichnet. Das vordere Anschlussende unterscheidet sich von dem ”vorderen Ende”, das aus der axialen Richtung O des Gassensorelements 10 betrachtet ist, und weist keine Beziehung zu der axialen Richtung O auf.
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Das Gassensorelement 10 weist eine im Wesentlichen rechteckige säulenartige Form auf, die in der axialen Richtung O verläuft, wie aus dem Fachgebiet bekannt. Das Gassensorelement 10 ist ein laminierter Körper, in dem ein Erfassungselement, das Sauerstoffkonzentration erfasst, und ein Heizgerät, das das Erfassungselement erhitzt, um das Erfassungselement schnell zu aktivieren, miteinander verbunden sind. Das Erfassungselement ist als Festelektrolytkörper, der Zirkonium als Hauptkomponente umfasst, und ein Paar Elektroden gestaltet, die Platin als Hauptkomponente umfassen. Das Erfassungselement laminiert außerdem den Festelektrolytkörper und das Paar Elektroden über eine Isolierschicht, in der eine hohle Messkammer an einem Abschnitt davon ausgebildet ist. Genauer gesagt weist das Erfassungselement eine Sauerstoffpumpzelle und eine Sauerstoffkonzentrationsmesszelle auf. In der Sauerstoffpumpzelle ist eines des Paars Elektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten des Festelektrolytkörpers ausgebildet sind, zur Außenseite hin freigelegt, und das andere des Paars Elektroden ist derart angeordnet, dass es zur Messkammer hin freigelegt ist. In der Sauerstoffkonzentrationsmesszelle liegt eines des Paars Elektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten des Festelektrolytkörpers ausgebildet sind, gegenüber der Messkammer, und die andere Elektrode bildet eine Bezugsgaskammer aus.
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Ein Strom, der zwischen dem Paar Elektroden der Sauerstoffpumpzelle fließt, ist derart geregelt, dass eine Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentrationsmesszelle einen vorgegebenen Wert annimmt. Sauerstoff innerhalb der Messkammer wird ausgepumpt, oder Sauerstoff wird von außerhalb in die Messkammer gepumpt.
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Ein Erfassungsteilabschnitt 11, in dem Strom abhängig von der Sauerstoffkonzentration fließt, ist aus einem Abschnitt konfiguriert, der durch das Paar Elektroden der Sauerstoffpumpzelle und die Elektroden des Festelektrolytkörpers in Sandwich-Bauweise angeordnet ist. Außerdem sind am rückwärtigen Endteilabschnitt 12 des Gassensorelements 10 fünf Elektrodenkontaktflächen 12a (wobei zwei der fünf an einer Seite einer zweiten Oberfläche 10b des Gassensorelements 10 dargestellt sind und die restlichen drei in einer ersten Oberfläche 10a in 1 dargestellt sind) derart ausgebildet, dass sie ein Ausgangssignal von dem Erfassungselement aufnehmen oder das Heizgerät mit Strom aus einer Stromversorgung versorgen.
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Wie in 2 gezeigt, ist in der vorderen Endseite geringfügig exzentrisch in der axialen Richtung des Gassensorelements 10 ein Metallnapf 20 in einem Zustand angeordnet, in dem das Gassensorelement 10 eine Innenseite davon durchläuft und der Erfassungsteilabschnitt 11 von einer Öffnung 25 in einer Unterseite einer Trommel vorsteht. Der Metallnapf 20 ist ein Glied zum Halten des Gassensorelements 10 innerhalb der Metallhülle 50, und ein vorderer Endseitenumfangsteilabschnitt 23 in einer Unterseite einer Trommel ist kegelförmig zu einer Außenumfangsfläche hin ausgebildet. Ein Keramikring 21, der aus Aluminium hergestellt ist, und ein Talkring 22, der durch Pressen von Talkpulver verfestigt ist, sind innerhalb des Metallnapfs 20 in einem Zustand aufgenommen, in dem das Gassensorelement 10 dort hindurch läuft. Der Talkring 22 ist in den Metallnapf 20 gedrückt und belastet. Dadurch ist das Gassensorelement 10 innerhalb des Metallnapfs 20 angeordnet und gehalten.
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Der Umfang des mit dem Metallnapf 20 einstückigen Gassensorelements 10 ist von der zylindrischen Metallhülle 50 umgeben und gehalten. Die Metallhülle 50 ist aus Edelstahl hergestellt, wie etwa SUS 430. Insbesondere ist ein Endteilabschnitt 54 am Innenumfang der Metallhülle 50 ausgebildet, und ein vorderer Endseitenumfangsteilabschnitt 23 des Metallnapfs 20, in dem das Gassensorelement 10 an dem Endteilabschnitt 54 in Eingriff gehalten ist. Ferner ist ein Talkring 26 von der rückwärtigen Endseite des Metallnapfs 20 am Innenumfang der Metallhülle 50 in einem Zustand belastet, in dem das Gassensorelement 10 dort hindurchläuft. Dadurch ist eine zylindrische Hülse 27 in der Metallhülle 50 eingefügt, um den Talkring 26 von der rückwärtigen Endseite zu drücken. Ein stufenförmiger Schulterteilabschnitt 28 ist am Außenumfang der rückwärtigen Endseite der Hülse 27 ausgebildet, und eine kreisförmige Festigungspackung 29 ist an dem Schulterteilabschnitt 28 angeordnet.
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Dabei ist ein konkav-konvexer Teilabschnitt 51, der zur axialen Richtung O hin vorsteht, an der außenumfänglichen rückwärtigen Endseite der Metallhülle 50 ausgebildet, um den Kontakt mit einer Harzabdeckung (unten beschrieben) durch eine Keilwirkung zu erhöhen. Ferner sind ein Teilabschnitt 52 mit großem Durchmesser und ein vorderer Seitenendeingriffsteilabschnitt 56, in dem ein Schutz 100 (unten beschrieben) in Eingriff genommen ist, an der Vorderseite des konkav-konvexen Teilabschnitts 51 der Metallhülle 50 ausgebildet. Dabei ist ein Festigungsteilabschnitt 53 zum Festigen und Halten des Gassensorelements 10 innerhalb der Metallhülle 50 an der rückwärtigen Endseite des konkav-konvexen Teilabschnitts 51 ausgebildet.
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Der Festigungsteilabschnitt 53 der Metallhülle 50 ist gefestigt, um den Schulterteilabschnitt 28 der Hülse 27 zur vorderen Endseite hin durch die Festigungspackung 29 zu drücken. Der Talkring 26, der durch die Hülse 27 durch Ausbilden des Festigungsteilabschnitts 53 gedrückt ist, ist innerhalb der Metallhülle 50 gedrückt und belastet. Der Metallnapf 20 und das Gassensorelement 10 sind durch den Talkring 26 und den Talkring 22 innerhalb der Metallhülle 50 angeordnet und eng gehalten.
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Dabei ist der Außenumfang des Erfassungsteilabschnitts 11 des Gassensorelements 10 durch eine poröse Schutzschicht 15 abgedeckt, um die Elektrode des Erfassungsteilabschnitts 11, die zur Außenseite freiliegt, vor Katalysatorgiften oder Wasser zu schützen, die in der Ansaugluft vorhanden sind. Somit ist der Außenseitenschutz 100 derart an der Außenseite eines vorderen Endeingriffsteilabschnitts 56 der Metallhülle angebracht und durch Laserschweißen befestigt, dass der Erfassungsteilabschnitt 11, der innerhalb des Außenseitenschutzes 100 aufgenommen ist, geschützt ist. Ein Innenseitenschutz 112 ist zwischen dem Erfassungsteilabschnitt 11 und dem Gaseinlassloch 115 innerhalb des Außenseitenschutzes 100 angeordnet, um zu verhindern, dass der Erfassungsteilabschnitt 11 direkt Gas ausgesetzt ist, das von dem Gaseinlassloch 115 in den Außenseitenschutz 100 eingeleitet ist. Diese Gestaltung verhindert, dass Feuchtigkeit oder Öl, die in dem Gas mitgenommen sind, an dem Gassensorelement 10 anhängt, um dadurch ein Springen oder Brechen des Gassensorelements 10 zu verhindern. Außerdem verhindert diese Gestaltung, dass Rauch, der in dem Gas enthalten ist, an dem Gassensorelement 10 anhängt, um eine Minderung der Erfassungspräzision des Gassensors 200 zu verhindern.
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In einem Fall, in dem der Gassensor 200 am Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors angebracht ist, ist durch Ausrichten des Gaseinlasslochs 115, sodass es der stromabwärtigen Richtung des Ansaugkrümmers zugekehrt ist, die Erzeugung von Sprüngen oder Brüchen an dem Gassensorelement 10 und außerdem die Minderung der Erfassungspräzision des Gassensors 200 verhindert.
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Als Nächstes wird der Abdeckungshauptkörper 61 unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Wie in 2 gezeigt, ist der Abdeckungshauptkörper 61 an Abschnitten von dem konkav-konvexen Teilabschnitt 51 der Metallhülle 50 zum Festigungsteilabschnitt 53 einsatzgeformt. Insbesondere sind der Abdeckungshauptkörper 61 und die Metallhülle 50 derart an dem konkav-konvexen Teilabschnitt 51 mit einer großen Oberflächenausdehnung verbunden, dass die Kontaktfähigkeit und Dichtungseigenschaft zwischen dem Abdeckungshauptkörper 61 und der Metallhülle 50 erhöht sind.
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In der ersten Ausführungsform weist der Außendurchmesser des Verbindungsteilabschnitts zu der Metallhülle 50 in dem Abdeckungshauptkörper 61 dieselbe Abmessung wie der Außendurchmesser des Teilabschnitts 52 mit großem Durchmesser der Metallhülle 50 auf. Außerdem ist das vordere Ende des Abdeckungshauptkörpers 61 nicht an dem Teilabschnitt 52 mit großem Durchmesser ausgebildet und weist einen Freiraum zu dem Teilabschnitt 52 mit großem Durchmesser in der axialen Richtung O auf. Ferner bildet die vordere Endfläche des Abdeckungshauptkörpers 61 einen Stufenteilabschnitt 61s zum vorderen Ende hin aus.
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Somit ist das Dichtungsglied (der O-Ring) 90 von außen an einer konkaven Aussparung D1 eingefügt, die zwischen einer rückwärtigen Endfläche 52e1 des Teilabschnitts 52 mit großem Durchmesser und dem Stufenteilabschnitt (der vorderen Endfläche) 61s des Abdeckungshauptkörpers 61 ausgebildet ist, und das Dichtungsglied (der O-Ring) 90 ist in der konkaven Aussparung D1 in Eingriff genommen. Außerdem weist die rückwärtige Endfläche 52e1 des Teilabschnitts 52 mit großem Durchmesser einen Stufenteilabschnitt zum rückwärtigen Ende hin auf.
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Der Außendurchmesser des Dichtungsglieds 90 ist größer als der Teilabschnitt 52 mit großem Durchmesser, und eine Öffnung, die geringfügig größer als der Teilabschnitt 52 mit großem Durchmesser ist, ist an dem Anbringungsgegenstandskörper 300 des Gassensors vorgesehen. Dementsprechend ist, wenn der Gassensor 200 von der vorderen Endseite in die Öffnung eingefügt und daran befestigt ist, das Dichtungsglied 90 an der Wandfläche des Anbringungsgegenstandskörpers 300 verformt und ein Spalt zwischen dem Anbringungsgegenstandskörper 300 und der Metallhülle 50 abgedichtet.
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Daher ist, wie in 1 gezeigt, ein halbkreisförmiger zylindrischer Teilabschnitt 61a, der einen größeren Durchmesser als der Teilabschnitt 52 mit großem Durchmesser der Metallhülle 50 aufweist, an der Rückseite des Verbindungsteilabschnitts des Abdeckungshauptkörpers 61 zur Metallhülle 50 vorhanden. Ferner verlaufen zwei Abteilungswände 61c parallel gegenüber dem Gaseinlassloch 115 von einem Ende des halbkreisförmigen zylindrischen Teilabschnitts 61a. Dadurch sind die Enden beider Wandteilabschnitte 61b durch eine Abteilungswand 61c geschlossen, die orthogonal zur Oberfläche der Wandteilabschnitte 61b sind. Wie oben beschrieben ist der Umfang des rückwärtigen Endteilabschnitts 12 des Gassensorelements 10 von dem halbkreisförmigen zylindrischen Teilabschnitt 61a, zwei Wandteilabschnitten 61b und der Abteilungswand 61c umgeben. Die Höhe der rückwärtigen Endseite des halbkreisförmigen zylindrischen Teilabschnitts 61a, der zwei Wandabschnitte 61b und der Abteilungswand 61c ist geringfügig höher als der rückwärtige Endteilabschnitt 12 des Gassensorelements 10. Ferner ist der rückwärtige Endteilabschnitt 12 (und das Trennstück 40 und eine Anschlussverbindung 70, die unten beschrieben ist) im Innenraum des Abdeckungshauptkörpers 61 aufgenommen.
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Ein halbkreisförmiger Flanschteilabschnitt 64 verläuft von den zwei Oberflächen der Wandteilabschnitte 61b nach außen. Jeder der Flanschteilabschnitte 64 ist durch Einsatzformen an einem zylindrischen Metallansatz 80 ausgebildet. Daher ist eine Schraube durch den Ansatz 80 und in ein Schraubenloch, das in dem Anbringungsgegenstandskörper 300 (beispielsweise dem Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors) vorgesehen ist, geführt, um den Gassensor 200 an dem Anbringungsgegenstand anzubringen. Die Oberflächen zum vorderen Ende des Abdeckungshauptkörpers 61 hin und jeder der Flanschteilabschnitte 64 bilden dieselbe Oberfläche, um die Außenseite des Anbringungsgegenstands eng zu kontaktieren.
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Dementsprechend kann, wenn der Gassensor 200 unter Benutzung von jedem der Flanschteilabschnitte 64 an dem Anbringungsgegenstandskörper 300 angebracht ist, die Anbringungsöffnung des Anbringungsgegenstandskörpers 300 mit einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser hergestellt sein. Ferner ist die Anbringung im Vergleich zu dem Fall, in dem die Metallhülle 50 ungeachtet des Materials des Anbringungsgegenstandskörpers 300 direkt an dem Anbringungsgegenstandskörper 300 festgeschraubt ist, leicht durchzuführen.
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Wie in 2 gezeigt, ist ein Stufenteilabschnitt 66, der weiter zur Außenseite in der diametralen Richtung als der Verbindungsteilabschnitt zu der Metallhülle 50 verläuft, an dem halbkreisförmigen zylindrischen Teilabschnitt 61a ausgebildet, und die unteren Flächen von jedem der Flanschteilabschnitte 64 und des Stufenteilabschnitts 66 werden zu einer Anbringungsfläche A, die mit der Oberfläche des Anbringungsgegenstandskörpers 300 verbunden ist.
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Der Abdeckungshauptkörper 61 weist eine Öffnung 63b an einer Seite auf, die dem Gaseinlassloch 115 gegenüberliegt, und weist einstückig einen rechteckigen Kern-Verbinderteilabschnitt 63 auf, der in der diametralen Richtung (der Richtung, die orthogonal zur axialen Richtung O verläuft) des Gassensors 200 auf. Eine Verbinderwand 63a, die die Öffnung 63b des Verbinderteilabschnitts 63 ausbildet, ist zum Umgeben der Anschlussverbindung 70 vorgesehen, und die Verbinderwand 63a ist einstückig mit der Abteilungswand 61c verbunden. Dadurch liegt das andere Ende der Anschlussverbindung 70 des Verbinderteilabschnitts 63 zum Innenraum von der Abteilungswand 61c frei.
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Der Verbinderteilabschnitt 63 kann einen Gegenstückverbinder (einen Oliven-Verbinder in der Ausführungsform) in der diametralen Richtung aufnehmen (einführen/ziehen). Das andere Ende der Anschlussverbindung 70, das zum Innenraum freiliegt, ist mit Outsert-Technik an einem Gestellteilabschnitt 61d gebildet, das von der vorderen Endseite zur rückwärtigen Endseite in dem Innenraum des Abdeckungshauptkörpers 61 extrudiert ist, und an dem Gestellteilabschnitt 61d angebracht und befestigt. Außerdem können bei der Erfindung Outsert-Formen und Einsatzformen zum Ausbilden der Abdeckungsbaugruppe ohne besondere Beschränkung benutzt sein.
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Dabei steht der rückwärtige Endteilabschnitt 12 des Gassensorelements 10 über die Rückseite eines rückwärtigen Endes (eines Festigungsteilabschnitts 53) der Metallhülle 50 hinaus vor, und ein zylindrisches Trennstück 40, das aus isolierender Keramik hergestellt ist, deckt den rückwärtigen Endteilabschnitt 12 ab. Eine Elektrodenkontaktfläche 12a, die an dem rückwärtigen Endteilabschnitt 12 des Gassensorelements 10 vorgesehen ist, ist in einem Einführungsloch 41 des Trennstücks 40 aufgenommen, und Anschlussverbinder 31 und 32, die in dem Einführungsloch 41 angeordnet sind, sind elektrisch mit der Elektrodenkontaktfläche 12a verbunden. Ein Ende (äußere Stromkreisseitenteilabschnitte 31b und 32b, unten beschrieben) der jeweiligen Anschlussverbinder 31 und 32, das zur Außenseite des Trennstücks 40 freiliegt, verläuft in der diametralen Richtung und ist an Schweißpunkt W elektrisch mit der Anschlussverbindung 70 verbunden.
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Als Nächstes wird eine detaillierte Gestaltung der Anschlussverbinder 31 und 32 unter Bezugnahme auf 4 dargelegt. 4 ist eine Perspektivansicht, die das Trennstück 40 und die Anschlussverbinder 31 und 32 darstellt. Die drei Anschlussverbinder 31 sind an der Innenwandfläche des rechteckigen Einführungslochs 41 ausgerichtet und angeordnet und jeweils mit den drei Elektrodenkontaktflächen 12a verbunden, die den Ausgang des Gassensorelements 10 vorsehen. Dabei sind zwei Anschlussverbinder 32 an der Oberfläche gegenüber dem Anschlussverbinder 31 in der Wandfläche des Einführungslochs 41 ausgerichtet und angeordnet und mit den zwei Elektrodenkontaktflächen 12a verbunden, die elektrisch zu einem inneren Heizgerät des Gassensorelements 10 verbinden.
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Die Anschlussverbinder 31 und 32 sind durch Stanzen eines langen Stücks eines leitfähigen Glieds (ein Metallstück oder dergleichen) mit einer Presse oder dergleichen und Biegen des Stücks in eine vorgegebene Form ausgebildet. Die Anschlussverbinder 31 und 32 sind innerhalb des Einführungslochs 41 des Trennstücks 40 angeordnet und weisen einstückig Elementseitenteilabschnitte 31a und 32a, die die jeweils mit den Elektrodenkontaktflächen 12a verbunden sind, und äußere Stromkreisseitenteilabschnitte 31b und 32b auf, die die Anschlussverbindung 70 bzw. die Elementseitenteilabschnitte 31a und 32a verbinden.
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Die Elementseitenteilabschnitte 31a und 32a enthalten Ausziehteilabschnitte 31t und 32t, die sich entlang der Wandfläche des Einführungslochs 41 befinden, und die Kontaktteilabschnitte 31r und 32r, die an der vorderen Endseite der Ausziehteilabschnitte 31t und 32t gebogen sind und durch elastische Kraft zur Mitte der axialen Richtung des Trennstücks 40 erweitert sind. Dadurch sind, wenn der rückwärtige Endteilabschnitt 12 des Gassensorelements 10 in das Einführungsloch 41 des Trennstücks 40 eingeführt ist, die Elementseitenteilabschnitte 31a und 32a (die Kontaktteilabschnitte 31r und 32r) gleitend auf jeweilige Elektrodenkontaktflächen 12a geschoben. Ferner ist ein Druckkontakt von Elementseitenteilabschnitten 31a und 32a mit der Elektrodenkontaktfläche 12a durch die elastische Kraft der Elementseitenteilabschnitte 31a und 32a verstärkt, sodass ein elektrischer Anschluss zuverlässig hergestellt ist.
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Als Nächstes werden die äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 31b und 32b beschrieben.
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Der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt 31b ist einstückig aus horizontalen Teilabschnitten 31s, die in der diametralen Richtung die obere Fläche 40a (die rückwärtige Endrichtungsfläche 40a) des Trennstücks entlang von einem Ausziehteilabschnitt 31t durch einen ersten Biegeteilabschnitt 31e verlaufen, ersten Anschlussverbindungsteilabschnitten 31b1, die sich weitend und kippend zur Außenseite in der diametralen Richtung zur Mitte hin in einer axialen Richtung von der oberen Fläche 40a des Trennstücks 40 durch einen zweiten Biegeteilabschnitt 31f verlaufen, und zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitten 31b2 ausgebildet, die horizontal zur Außenseite in der diametralen Richtung durch dritte Biegeteilabschnitte 31g von den ersten Anschlussverbindungsteilabschnitten 31b1 verlaufen.
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Der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt 32b ist einstückig aus horizontalen Teilabschnitten 32s, die in der diametralen Richtung die obere Fläche 40a des Trennstücks 40 entlang durch einen ersten Biegeteilabschnitt 32e von einem Ausziehteilabschnitt 32t verlaufen, ersten Anschlussverbindungsteilabschnitten 32b1, die sich von dem horizontalen Teilabschnitt 32s weitend und kippend zur Außenseite in der diametralen Richtung zur Mitte hin in einer axialen Richtung von der oberen Fläche 40a des Trennstücks 40 durch den zweiten Biegeteilabschnitt 32f verlaufen, und zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitten 32b2 ausgebildet, die horizontal zur Außenseite in der diametralen Richtung durch dritte Biegeteilabschnitte 32g von den ersten Anschlussverbindungsteilabschnitten 32b1 verlaufen.
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Zudem ist der Winkel der ersten Anschlussverbindungsteilabschnitte 32b1 derselbe wie der Winkel der ersten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b1, und die zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitte 32b2 und zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b2 sind aneinander ausgerichtet.
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Der horizontale Teilabschnitt 31s des Anschlussverbinders 31 verläuft gerade von dem Einführungsloch 41 des Trennstücks 40. Dabei verlaufen linke und rechte horizontale Teilabschnitte 32s des Anschlussverbinders 32 gerade, genau wie der horizontale Teilabschnitt 31s, von beiden Außenseiten in der Breitenrichtung der drei horizontalen Teilabschnitte 31s den Außenumfang des Einführungslochs 41 entlang, um die horizontalen Teilabschnitte 31s nicht zu berühren.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, ist in einem Zustand, in dem die Elektrodenkontaktfläche 12a des Gassensorelements 10 und die Anschlussverbindung 70 durch die Anschlussverbinder 31 und 32 elektrisch verbunden sind, der Deckel 62 zum Abdecken der Öffnung des Hauptkörpers 61 angeordnet und befestigt (beispielsweise durch Schweißen), sodass das Trennstück 40 von der Abdeckung 60 abgedeckt ist, um dadurch den Gassensor 200 zu konfigurieren.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Gassensors 200 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 5A bis 5F beschrieben.
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Zunächst wird die Elementbaugruppe 150 durch ein bekanntes Verfahren gefertigt.
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Die Elementbaugruppe 150, der Ansatz 80 und die Anschlussverbindung 70 werden in einer geeigneten Form angeordnet (siehe 5A). Dann wird das Harz in der Form in einer Spritzgussform ausgebildet und der Abdeckungshauptkörper 61 einsatzgeformt (siehe 5B). Das Trennstück 40 mit den Anschlussverbindern 31 und 32 wird an den rückwärtigen Endteilabschnitt 12 des Gassensorelements 20 gepasst, das in dem Abdeckungshauptkörper 61 angeordnet ist (siehe 5C). Die Anschlussverbinder 31 und 32 werden an die Elektrodenkontaktfläche 12a und die Anschlussverbindung 70 angeschlossen (siehe 5D). Außerdem werden die Anschlussverbinder 31 und 32 und die Anschlussverbindung 70 durch eine Technik wie etwa Punktschweißen elektrisch verbunden.
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Der Deckel 62 deckt die Öffnung des Abdeckungshauptkörpers 61 ab (siehe 5E), der Abdeckungshauptkörper 61 und der Deckel 62 werden zum Abdichten einer Linie J1 eingegliedert (beispielsweise durch Schweißen), und dann wird die Abdeckung 60 ausgebildet. Dann wird zum Erhalten des Gassensors 200 der O-Ring 90 von außen in die konkave Aussparung D1 zwischen dem Teilabschnitt 52 mit großem Durchmesser und dem Abdeckungshauptkörper 61 (beide nicht gezeigt) eingeführt (siehe 5F).
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Wie oben beschrieben, ist, da die äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 31b und 32b der Anschlussverbinder 31 und 32 weiter zur Außenseite in der diametralen Richtung verlaufen als die Außenseitenfläche des Trennstücks 40, die Höhe der Stromkreisseitenteilabschnitte 31b und 32b verringert. Ferner ist die Anschlussverbindung 70 derart angeordnet, dass sie nicht zur Rückseite der oberen Fläche 40a des Trennstücks 40 hin angeordnet ist. Infolgedessen kann die Höhe des Gassensors 200 in der axialen Richtung O genauso viel (um einen Betrag, in dem der Verbinder 70 sonst an der Rückseite der oberen Flache 40a des Trennstücks 40 hätte angeordnet sein können) verringert sein, und die Vorstandslänge kann verkürzt sein, wenn der Gassensor 200 an dem Anbringungsgegenstandskörper 300 angebracht ist.
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Die Abdeckung 60 weist einstückig einen Verbinderteilabschnitt 63 auf, der eine Öffnung 63b aufweist, die einen Gegenstückverbinder in der diametralen Richtung aufnehmen (einfügen/ziehen) kann, sodass der Gassensor 200 kompakt hergestellt sein kann. Ferner ist die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung im Vergleich zu einem Fall, in dem der Gassensor und der Verbinderteilabschnitt separat vorgesehen sind und die Anschlussverbinder und die Anschlussverbindung über einen Zuleitungsdraht elektrisch verbunden sind, erhöht.
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Außerdem weisen die äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 31b und 32b die ersten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b1 und 32b1 und die zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b2 und 32b2 auf. Auf diese Art und Weise kann die Position der Anschlussverbindung 70, die an die zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b2 und 32b2 angeschlossen ist, in der Nähe der Mitte des Trennstücks 40 in der axialen Richtung angeordnet sein, wobei die ersten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b1 und 32b1 zur Mitte des Trennstücks 40 in der axialen Richtung verlaufen. Dies ist durch Bereitstellen der zweiten Biegeteilabschnitte 31f und 32f, die weiter zur Außenseite in der diametralen Richtung als die Außenseitenfläche des Trennstücks 40 angeordnet sind, und die zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b2 und 32b2, die zur Außenseite in der axialen Richtung durch die dritten Biegeteilabschnitte 31g und 32g von den ersten Anschlussverbindungsteilabschnitten 31b1 und 32b1 verlaufen, erzielt. Dadurch ist die Höhe der Verbinderwand 63a ebenfalls verringert, kann die Höhe des Gassensors 200 in der axialen Richtung O verringert sein, und kann die Vorstandslange verkürzt sein, wenn der Gassensor 200 an dem Anbringungsgegenstandskörper 300 angebracht ist.
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Die Position der Anschlussverbindung 70, die an die zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b2 und 32b2 angeschlossen ist, kann in der Nähe der Mitte des Trennstücks 40 in der axialen Richtung angeordnet sein. Falls die Verbinderwand 63a weiter zur vorderen Endseite als die Anbringungsfläche A vorsteht, wirkt sie störend auf die Oberfläche des Anbringungsgegenstandskörpers 300 ein. Insbesondere ist in der Ausführungsform die Verbinderwand 63a geringfügig weiter zur rückwärtigen Endseite als die Anbringungsfläche A angeordnet. Infolgedessen kann eine Beschränkung der Anbringungstiefe des Gassensors 200 verhindert sein und die Vorstandslänge des Gassensors 200 verkürzt sein.
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Zudem ist der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt 32b des Anschlussverbinders 32 weiter außerhalb des Verbinderteilabschnitts 63 in der Breitenrichtung als der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt 31b des Anschlussverbinders 31 angeordnet. Auf diese Art und Weise ist der Anschlussverbinder 32 an die Elektrodenkontaktfläche 12a angeschlossen, die an der zweiten Fläche 10b zu einer Seite hin ausgebildet ist, die dem Verbinderteilabschnitt 63 gegenüberliegt, und der Anschlussverbinder 31 an die Elektrodenkontaktfläche 12a angeschlossen, die an der ersten Fläche 10a ausgebildet ist, welche dem Verbinderteilabschnitt 63 zugekehrt ist. Dadurch kann, selbst wenn mehrere der Anschlussverbinder 31 und 32 benutzt sind, ein Brechen der äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 31b und 32b untereinander verhindert sein, eine geeignete Verbindungsform eingesetzt sein und die Höhe des Gassensors in axialer Richtung verringert sein.
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Als Anbringungsgegenstandskörper 300 des Gassensors 200 dienen verschiedene Arten von Verbrennungsmotoren als Beispiel und dient insbesondere das Ansaugluftsystem von Verbrennungsmotoren für Fahrzeuge, wie etwa Kraftwagen, als Beispiel. Das Ansaugluftsystem ist ein Ansaugluftdurchgang von einer Ansaugluftöffnung zu einer Ansaugluftdurchlassöffnung des Verbrennungsmotors. Beispielsweise dienen ein Ansaugluftrohr und der Ansaugluftkrümmer, der mit der Ansaugluftdurchlassöffnung des Verbrennungsmotors verbunden ist und der von dem Ansaugluftrohr abzweigt, als Beispiel. Die Ansaugluft enthält nicht nur Frischluft (frisch eingetretene Luft, die kein Abgas enthält), sondern außerdem Mischluft, in dem ein Anteil des Abgases zum Ansaugluftsystem geführt (rückgeführt) und mit Frischluft vermischt wird.
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Das Gassensorelement 10 der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein so genannter Full Range Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor, und kann ein Sauerstoffsensor (ein λ-Sensor) und/oder ein NOx-Sensor neben dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor sein.
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In einem Fall, in dem eine bestimmte Gas-Konzentration auf der Ansaugluftseite erfasst ist und dann der Verbrennungsmotor gesteuert ist, kann der Verbrennungsmotor präziser als im Vergleich zu einem Fall gesteuert sein, in dem der Gassensor auf der Abgasseite angebracht ist und dann die spezifische Gaskonzentration auf der Abgasseite erfasst wird. Dies ist so, da die Steuerung gemäß Gaskonzentration auf der Ansaugluftseite vor der Verbrennung gegenwirken kann (Feedforward-Steuerung), während die Steuerung gemäß der spezifischen Gaskonzentration auf der Abgasseite eine Feedback-Steuerung ist.
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Als Nächstes wird die Gestaltung des Gassensors 210 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Der Gassensor 210 ist derselbe wie in der ersten Ausführungsform, außer dass der Anschlussverbinder 32 der ersten Ausführungsform zum Anschlussverbinder 33 geändert ist. Dieselben Gestaltungsabschnitte wie in der ersten Ausführungsform sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und daher hier nicht spezifisch beschrieben.
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6 ist eine Querschnittansicht, die den Gassensor 210 darstellt, und eine Zeichnung, die 3 der ersten Ausführungsform entspricht. In der Zeichnung weist der Anschlussverbinder 33 einen Elementseitenteilabschnitt 33a und einen äußeren Stromkreisseitenteilabschnitt 33b wie in der ersten Ausführungsform auf. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform ist jedoch, dass der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt 33b weiter zur Außenseite in der diametralen Richtung verläuft als die Außenseitenfläche des Trennstücks 40 von der unteren Fläche (der vorderen Endrichtung) 40b des Trennstücks 40. Da der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt 33b von der unteren Fläche 40b des Trennstücks 40 verläuft, ist die Wandfläche des Gestellteilabschnitts 61d geneigt und derart geschnitten, dass sie nicht störend auf den äußeren Stromkreisseitenteilabschnitt 33b einwirkt.
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7 stellt eine detaillierte Gestaltung des Anschlussverbinders 33 dar und entspricht 4 der ersten Ausführungsform. Die Gestaltung des Anschlussverbinders 31 ist dieselbe wie in 4.
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Der Elementseitenteilabschnitt 33a weist einen Kontaktteilabschnitt 33r und einen Herausnahmeteilabschnitt 33t auf. Da der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt 33b an der unteren Fläche 40b des Trennstücks 40 angeordnet ist, wird der Herausnahmeteilabschnitt 33t jedoch zu einem freien Ende an der vorderen Endseite und ist an der rückwärtigen Endseite gebogen. Dadurch ist der Kontaktteilabschnitt 33r mit der rückwärtigen Endseite des Herausnahmeteilabschnitts 33t verbunden und mit dem horizontalen Teilabschnitt 33s des äußeren Stromkreisseitenteilabschnitts 33b an der unteren Fläche 40b des Kontaktteilabschnitts 33r verbunden. Der horizontale Teilabschnitt 33s verläuft in der diametralen Richtung von dem Herausnahmeteilabschnitt 33t die untere Fläche 40b des Trennstücks 40 entlang. Außerdem verläuft der horizontale Teilabschnitt 33s, wie der horizontale Teilabschnitt 32s, gerade den Außenumfang des Einführungslochs 41 entlang, sodass er an beiden Außenseiten der drei horizontalen Teilabschnitte 31s in der Breitenrichtung bei Betrachtung von der oberen Fläche 40a oder der unteren Fläche 40b des Trennstücks 40 verläuft.
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Ferner bildet der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt 33b einstückig einen ersten Anschlussverbindungsteilabschnitt 33b1, der zur Außenseite in der diametralen Richtung zur Mitte der axialen Richtung von der unteren Fläche 40b des Trennstücks 40 durch den zweiten Biegeteilabschnitt 33f von dem horizontalen Teilabschnitt 33s erweitert ist, und einen zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitt 33b2 aus, der horizontal zur Außenseite in der diametralen Richtung durch den dritten Biegeteilabschnitt 33g von dem ersten Anschlussverbindungsteilabschnitt 33b1 verläuft. Der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt 33b2 verläuft in derselben Höhe wie der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt 31b2, und der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt 33b2 ist auch in der zweiten Ausführungsform in einer Linie mit dem zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitt 31b2 angeordnet. Daher kontaktieren, wie auch in der ersten Ausführungsform, wenn das Trennstück 40 in das Gassensorelement 10 eingeführt ist, der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt 33b2 und der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt 31b2 die Anschlussverbindung 70. In der Ausführungsform sind der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt 33b2 und der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt 31b2 durch Schweißen oder dergleichen jeweils elektrisch mit einer Anschlussverbindung 70 verbunden.
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Auch in der zweiten Ausführungsform ist, da die Anschlussverbinder 31 und 33 weiter zur Außenseite in der diametralen Richtung verlaufen als die Außenseitenfläche des Trennstücks 40, die Höhe der äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 31b und 33b verringert. Außerdem ist die Anschlussverbindung 70 derart angeordnet, dass sie nicht die Rückseite der oberen Fläche 40a des Trennstücks 40 ist. Infolgedessen kann die Höhe des Gassensors in der axialen Richtung O genauso viel verringert sein und die Vorstandslänge verkürzt sein, wenn der Gassensor an dem Anbringungsgegenstandskörper 300 angebracht ist.
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Der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt 33b des Anschlussverbinders 33 ist zur Vorderseite der unteren Fläche 40b des Trennstücks 40 hin angeordnet, und der äußere Stromkreisseitenteilabschnitt 31b des Anschlussverbinders 31 ist zur Rückseite der oberen Fläche 40a des Trennstücks 40 hin angeordnet. Der Anschlussverbinder 33 ist an die Elektrodenkontaktfläche 12a angeschlossen, die an der zweiten Fläche 10b auf einer Seite gegenüber dem Verbinderteilabschnitt 63 ausgebildet ist, und der Anschlussverbinder 31 ist an die Elektrodenkontaktfläche 12a angeschlossen, die an der ersten Fläche 10a ausgebildet ist, welche dem Verbinderteilabschnitt 63 zugekehrt ist. Dadurch kann, selbst einem Falle, in dem mehrere Anschlussverbinder 31 und 33 benutzt sind, ein Brechen der äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 31b und 33b untereinander verhindert sein, eine geeignete Verbindungsart eingesetzt sein und die Höhe des Gassensors in axialer Richtung verringert sein.
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Als Nächstes wird die Gestaltung eines Gassensors 220 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 8A und 8B beschrieben. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform ist, dass der Gassensor 220 eine untere Abdeckung 61x und eine obere Abdeckung 62x, die die Abdeckung 60 in der axialen Richtung in zwei unterteilen, anstelle einer einzigen Abdeckung 60 wie in der ersten Ausführungsform aufweist. Außerdem ist der Unterschied zur ersten Ausführungsform, dass der Gassensor 220 eine derartige Gestaltung aufweist, dass die zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b2 und 32b2 der Anschlussverbinder 31 und 32 in der Öffnung 63b des Verbinderteilabschnitts 63 in Verbindung stehen, anstatt die Anschlussverbindung 70 zu benutzen. Die anderen Gestaltungen sind jedoch unter Ausnahme der oben beschriebenen Änderung dieselben wie in der ersten Ausführungsform, sodass dieselben Gestaltungsabschnitte wie in der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und daher hier nicht spezifisch beschrieben sind.
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8 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Gestaltung des Gassensors 220 darstellt, und eine Zeichnung, die 2 oder 5 der ersten Ausführungsform entspricht. In der Zeichnung ist die Gestaltung der Elementseitenteilabschnitte 31a und 32a, der horizontalen Teilabschnitte 31s und 32s und der ersten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b1 und 32b1 dieselbe wie in der ersten Ausführungsform. Dabei verlaufen die zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b2 und 32b2 in der diametralen Richtung zum Reichen in den Verbinderteilabschnitt 63 durch die dritten Biegeteilabschnitte 31g und 32g von den ersten Anschlussverbindungsteilabschnitten 31b1 bzw. 32b1.
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Daher sind die Anschlussverbinder 31 und 32 auf dem Trennstück 40 angebracht, und die untere Abdeckung 61x ist wie in der ersten Ausführungsform einsatzgeformt. Eine Dicke der unteren Abdeckung 61x und des unteren Verbinderteilabschnitts 63x, der einstückig mit der unteren Abdeckung 61x in der axialen Richtung O ist, beträgt jedoch ungefähr die Hälfte des Abdeckungshauptkörpers 61 und des Verbinderteilabschnitts 63. Die Nähe eines Mittenabschnitts in einer Längsrichtung der zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b2 und 32b2 ist in eine Trennwand 65x eingebettet, die orthogonal zu den zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitten 31b2 und 32b2 ist, um die zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b2 und 32b2 an der unteren Abdeckung 61x zu befestigen.
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Die obere Abdeckung 62x, die dieselbe äußere Form wie die untere Abdeckung 61x aufweist, ist mit der unteren Abdeckung 61x, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, von der rückwärtigen Endseite zusammengepasst (siehe 8A), und die Baugruppe ist eingegliedert und an einer Linie J2 abgedichtet, um die Abdeckung 69 auszubilden und damit den Gassensor 220 zu erhalten (siehe 8B).
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Auch in der dritten Ausführungsform ist, da die äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 31b und 32b der Anschlussverbinder 31 und 32 weiter zur Außenseite in der diametralen Richtung verlaufen als die Außenseitenfläche des Trennstücks 40, die Höhe der äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 31b und 32b nicht hoch. Infolgedessen kann die Höhe des Gassensors in der axialen Richtung O genauso viel verringert sein und die Vorstandslänge verkürzt sein, wenn der Gassensor an dem Anbringungsgegenstandskörper 300 angebracht ist.
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Ferner stehen im Falle der dritten Ausführungsform die zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitte 31b2 und 32b2 direkt mit der Öffnung 63b des Verbinderteilabschnitts 63 in Verbindung und sind von der Rückseite durch Schweißen oder dergleichen elektrisch an die Anschlussverbinder 31 und 32 angeschlossen. Daher ist die Anschlussverbindung 70 wie in der ersten Ausführungsform nicht erforderlich, sodass die Produktivität erhöht und die elektrische Verbindung vom Gassensorelement 10 zum Verbinderteilabschnitt 63 zuverlässig fertig gestellt sein kann.
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Als Nächstes wird eine Gestaltung eines Gassensors 230 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Die Gestaltung ist unter der Ausnahme, dass der Gassensor 230 Anschlussverbinder 34 und 35 und eine Anschlussverbindung 73 anstelle der Anschlussverbinder 31 und 32 und der Anschlussverbindung 70 in der ersten Ausführungsform aufweist, dieselbe wie die erste Ausführungsform, sodass dieselben Gestaltungsabschnitte wie die erste Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und daher hier nicht spezifisch beschrieben sind.
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9 ist eine Querschnittansicht, die eine Gestaltung des Gassensors 230 darstellt, und eine Zeichnung, die 2 der ersten Ausführungsform entspricht. In der Zeichnung weisen die Anschlussverbinder 34 und 35 Elementseitenteilabschnitte 34a und 35a und die äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 34b und 35b wie in der ersten Ausführungsform auf. Die äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 34b und 35b weisen nur horizontale Teilabschnitte auf (beide sind nicht gezeigt), die von der ersten Ausführungsform abweichen. Daher verlaufen die äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 34b und 35b nicht zur Mitte des Trennstücks 40 in der axialen Richtung, sondern verlaufen zur Außenseite mit derselben Höhe wie die obere Fläche 40a des Trennstücks 40.
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Außerdem weist eine Anschlussverbindung 73 einen ersten Anschlussverbindungsteilabschnitt 73a und einen zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitt 73b auf. Der erste Anschlussverbindungsteilabschnitt 73a ist im Verbinderteilabschnitt 63 aufgenommen und verläuft in der diametralen Richtung, und der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt 73b verläuft und kippt zur rückwärtigen Endseite (der oberen Fläche 40a) des Trennstücks 40 durch einen vierten Biegeteilabschnitt 73f vom ersten Anschlussverbindungsteilabschnitt 73a.
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Dementsprechend ist wie in der ersten Ausführungsform das Trennstück 40, auf dem die Anschlussverbinder 34 und 35 angebracht sind, in das Gassensorelement 10 eingeführt, und die äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 34b und 35b stehen in Kontakt mit dem Anschlussverbindervorderende des zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitt 73b. Dadurch sind in diesem Zustand die Anschlussverbindervorderenden der äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 34b und 35b durch Schweißen oder dergleichen elektrisch mit jeweils einem Anschlussverbindungsteilabschnitt 73b verbunden.
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Auch in der vierten Ausführungsform ist, da die äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 34b und 35b der Anschlussverbinder 34 und 35 weiter zur Außenseite in der diametralen Richtung verlaufen als die Außenseitenfläche des Trennstücks 40, die Höhe der äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 34b und 35b verringert, und die Anschlussverbindung 73, die daran angeschlossen ist, steht nicht weiter in die rückwärtige Endseite vor als die obere Fläche 40a des Trennstücks 40. Dementsprechend kann die Höhe des Gassensors in der axialen Richtung O genauso viel verringert sein und die Vorstandslänge verkürzt sein, wenn der Gassensor an dem Anbringungsgegenstandskörper 300 angebracht ist.
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Ferner ist in der vierten Ausführungsform, da der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt 73b als Teil des Anschlussverbinders 73 bereitgestellt ist, die verhältnismäßig dick ist und eine hohe Steifigkeit aufweist, wenn der zweite Anschlussverbindungsteilabschnitt 73b die äußeren Stromkreisseitenteilabschnitte 34b und 35b kontaktiert, eine elastische Kraft des zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitt 73b ebenfalls erhöht und ein Verbindungsdruck untereinander durch die elastische Kraft ebenfalls erhöht, sodass die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung erhöht ist.
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Außerdem ist in einem Falle, in dem der Anschlussverbinder abweichend von der vierten Ausführungsform in der diametralen Richtung von der unteren Fläche 40b des Trennstücks 40 verläuft, eine Erweiterung des zweiten Anschlussverbindungsteilabschnitt, die zum Anschlussverbinder verbindet, vorzugsweise gekippt, sodass sie zur unteren Fläche 40b des Trennstücks 40 herabläuft.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifikationen und Änderungen können innerhalb des Umfangs und Wesens der beiliegenden Ansprüche vorgenommen werden.
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Beispielsweise muss der Verbinderteilabschnitt nicht einstückig an dem Gassensor angebracht sein, und der äußere Verbinder kann über ein leitfähiges Glied, wie etwa einen Zuleitungsdraht oder einen Anschlussverbinder, mit dem Gassensor verbunden sein. Außerdem kann das leitfähige Glied eine derartige Gestaltung aufweisen, dass ein Abschnitt davon innerhalb der Abdeckung aufgenommen ist. Außerdem ist das Material der Abdeckung nicht auf ein Harz beschränkt, und ein Abschnitt der Abdeckung kann aus einem Metall hergestellt sein, wenn das leitfähige Glied, das innerhalb der Abdeckung aufgenommen ist, isoliert ist.
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Diese Anmeldung beansprucht Priorität über die
japanische Patentanmeldung Nr. 2010-008503 , die am 18. Januar 2010 eingereicht wurde und deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2008-268152 A [0003]
- JP 2010-008503 [0108]