Verfahren zur Herstellung eines Sensors sowie Sensor

专利摘要:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors. Der Sensor umfasst ein plattenartiges Erfassungselement (4) mit einem Erfassungsabschnitt (8); einen Flanschbereich (106, 108, 125), der auf eine solche Weise an das plattenartige Erfassungselement (4) integriert montiert ist, dass er das plattenartige Erfassungselement (4) umgibt; und einen metallischen Mantel (102), der ein sich axial erstreckendes Durchgangsloch (109) und einen Stufenabschnitt (107) aufweist, und wenigstens eine erste Pulverschicht (108) in Form eines ersten Presspulverrings (208) erfasst, die an das plattenartige Erfassungselement (4) integriert montiert ist. Das Verfahren umfasst: Einführen des plattenartigen Erfassungselements (4) durch ein Elementeinführungsdurchgangsloch (115) des ersten Presspulverrings (208) und Anordnen des ersten Presspulverrings (208), wobei eine Querschnittsfläche des Elementeinführungsdurchgangslochs (115) größer ist als die des plattenartigen Erfassungselements (4); integriertes Montieren des Flanschbereichs (106, 108, 125) einschließlich wenigstens des ersten Presspulverrings (208) an das plattenartige Erfassungselement (4), indem der erste Presspulverring (208) mit einem axial komprimierenden Druck beaufschlagt wird, um so den ersten Presspulverring (208) komprimierend zu verformen, so dass die Querschnittsfläche des Elementeinführungsdurchgangslochs (115) verringert wird; und Ineingriffbringen des Flanschbereichs (106, 108, 125) mit dem Stufenabschnitt ...
公开号:DE102004030844A1
申请号:DE200410030844
申请日:2004-06-25
公开日:2005-01-20
发明作者:Satoshi Nagoya Ishikawa；Kouji Nagoya Matsuo
申请人:NGK Spark Plug Co Ltd；
IPC主号:G01N27-407

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einesSensors sowie einen Sensor.
[0002] Unterherkömmlichenbekannten Sensoren gibt es Sauerstoffsensoren, die so aufgebautsind, daß einErfassungselement, das eine rohrförmige Gestalt annimmt (nachfolgendkann darauf als ein rohrförmigesErfassungselement Bezug genommen werden), in einem metallischenMantel gehalten wird. Einige der Sauerstoffsensoren gebrauchen einrohrförmigesErfassungselement, das einen Flanschabschnitt aufweist, der an einerim wesentlichen zentralen Position in der axialen Richtung integriertso ausgebildet ist, daß derFlanschabschnitt zur Rückseite zeigtund radial auswärtsvorsteht. Das rohrförmige Erfassungselementist in dem metallischen Mantel so angeordnet, daß der Flanschabschnitt direktoder überein anderes Element (wie etwa eine Dichtung) mit einem gestuftenAbschnitt (nachfolgend auch Stufenabschnitt genannt) in Eingriffsteht, der sich radial einwärtsvon der Wandoberflächeeiner Durchgangsbohrung des metallischen Mantels erstreckt.
[0003] Unterdessenverwenden vor kurzem vorgeschlagene Sauerstoffsensoren ein Erfassungselement,das eine Plattengestalt annimmt (ein Erfassungselement, das einelaminierte Struktur aufweist; darauf kann nachfolgend als ein plattenartigesErfassungselement Bezug genommen werden) anstelle eines Erfassungselements,das eine rohrförmigeGestalt annimmt. Solch ein plattenartiges Erfassungselement weistkeinen integriert ausgebildeten Flanschabschnitt zum Eingriff miteinem gestuften Abschnitt eines metallischen Mantels auf. Vielmehrverwendet das plattenartige Erfassungselement einen rohrförmigen Isolator,auf dem eine Eingriffsfläche zumEingriff mit dem Stufenabschnitt des metallischen Mantels ausgebildetist, so daß dasplattenartige Erfassungselement von dem metallischen Mantel gehaltenwerden kann. Genauer gesagt sind der Isolator und das plattenartigeErfassungselement fest zu einer Einheit zusammengefasst und dieEingriffsflächedes Isolators dient als die Eingriffsfläche des Flanschabschnitts undsteht mit dem gestuften Abschnitt des metallischen Mantels in Eingriff,wodurch das plattenartige Erfassungselement von dem metallischenMantel gehalten wird (siehe japanische veröffentlichte Patentanmeldung(kokai) Nr. 2002-174622 (1 und 3)).
[0004] EineVerwendung des Isolators als ein Flanschabschnitt ermöglicht einAnbringen eines plattenartigen Erfassungselements an einem metallischen Mantel,der eigentlich zur Verwendung mit einem rohrförmigen Erfassungselement – vorgesehenist. Somit könnenSensoren, die ein rohrförmigesErfassungselement verwenden, und Sensoren, die ein plattenartigesErfassungselement verwenden, metallische Mäntel derselben Art als gemeinsameKomponenten verwenden. So ein gemeinsames Verwenden von Komponentenverringert Komponentenkosten bei der Produktion von Sensoren.
[0005] Unterdessensind einige Sauerstoffsensoren, die ein Erfassungselement verwenden,das eine Plattengestalt annimmt, so aufgebaut, daß ein isolierenderHalter, ein Presspulverfüllerund ein isolierender Ärmelschichtweise auf eine solche Weise angeordnet sind, daß sie dasplattenartige Erfassungselement von allen radialen Richtungen umgeben.Bei dem Herstellungsprozess solch eines Sensors wird, nachdem derisolierende Halter und der Presspulverfüller innerhalb eines metallischenMantels angeordnet sind, ein plattenartiges Erfassungselement, an dasder isolierende Ärmelangebracht ist, durch eine Elementeinführungsdurchgangsbohrung desPresspulverfüllersund durch eine Elementeinführungsdurchgangsbohrungdes isolierenden Halters eingeführt,wodurch das plattenartige Erfassungselement und der metallischeMantel miteinander verbunden werden. Anschließend wird der Presspulverfüller mit Druckbeaufschlagt. Aufgrund von Kompressionsspannung des Presspulverfüllers wirddas plattenartige Erfassungselement in dem metallischen Mantel gehalten,wodurch das plattenartige Erfassungselement und der metallischeMantel eine Einheit bilden (siehe japanische veröffentlichte Patentanmeldung (kokai)Nr. 2002-168823 (1)).
[0006] DerherkömmlicheSauerstoffsensor, der in der oben genannten JP 2002-174622 offenbartist, verwendet jedoch ein Glasdichtungsmaterial, um den Isolatorund das Erfassungselement fest miteinander zu verbinden. Das Schweißen vonGlas erfordert eine Wärmeverarbeitungbei hoher Temperatur. Weil bei einer Wärmeverarbeitung bei hoher Temperaturein Auftreten von Rissen (Bruch) des Erfassungselements verursachenkann, die von einer abrupten Änderungder Temperatur herrühren,muss die Wärmeverarbeitungsdauerauf einen langsamen Temperaturanstieg eingestellt sein, um so einenBruch des Erfassungselements zu verhindern. Bei dem Ablauf zur Herstellungeines Sensors verursacht jedoch eine Verlängerung der Dauer der Wärmeverarbeitungbei hoher Temperatur einen Abfall der Herstellungseffizienz.
[0007] Unterdessenverwendet der herkömmliche Sauerstoffsensor,der in der obengenannten JP 2002-168823 offenbart ist, einen Presspulverfüller (einRingelement, das durch Pressen einer Pulversubstanz gebildet ist(nachfolgend wird darauf als ein Presspulverring Bezug genommen))anstelle des Glasdichtungsmaterials, wodurch das Erfordernis einesWärmeverarbeitungsschrittszum Glasschweißen beseitigt und somit ein Abfall der Sensorherstellungseffizienz,der sonst aufgrund einer Verlängerungder Dauer des Wärmeverarbeitensbei hoher Temperatur entstehen könnte,vermieden werden.
[0008] DerPresspulverring kann beispielsweise in eine ringförmige Gestaltgeformt sein, die ein Elementeinführungsdurchgangsloch aufweist,das an einem zentralen Abschnitt ausgebildet ist. Das Elementeinführungsdurchgangslochweist einen Querschnittsbereich auf, der etwas größer alsder des plattenartigen Erfassungselements ist, um so ein Einführen desplattenartigen Erfassungselements durch dasselbe zu ermöglichen.
[0009] Beider Herstellung eines Sensors, der einen Presspulverring verwendet,der ein Elementeinführungsdurchgangslochaufweist, das in der oben erwähntenGestalt ausgebildet ist, wird jedoch die folgende Montagearbeitproblematisch: Nachdem der Presspulverring in einem Durchgangslocheines metallischen Mantels angeordnet ist, werden ein plattenartigesErfassungselement und der Metallmantel zusammen auf eine solcheWeise montiert, daß dasErfassungselement in das Elementeinführungsdurchgangsloch des Presspulverringseingeführtwird. Insbesondere muß,wenn das plattenartige Erfassungselement in das Elementeinführungsdurchgangsloch eingeführt werdensoll, das plattenartige Erfassungselement in einer solchen Winkelausrichtung(eine Winkelstellung um seine Achse) eingestellt werden, daß es indas Elementeinführungsdurchgangsloch einführbar ist.Insbesondere wird, falls ein metallischer Mantel so aufgebaut ist,daß derPresspulverring tief in seinem Durchgangsloch angeordnet wird, einErkennen der Winkelausrichtung des Elementeinführungsdurchgangslochs des Presspulverrings schwierig;infolgedessen wird die Arbeit der Montage des plattenartigen Erfassungselementsund des metallischen Mantels problematisch.
[0010] Dievorliegende Erfindung ist angesichts der obigen Probleme erfolgt,und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahrenzum Herstellen eines Sensors zu schaffen, wobei das Verfahren aufeinem Erfassungselement einen Flanschbereich (einen Eingriffsabschnitt)zum Eingriff mit einem Stufenabschnitt eines metallischen Mantelsbildet, und die Arbeit eines Anbringens des Erfassungselements andem metallischen Mantel erleichtert.
[0011] Erfindungsgemäß wird dieAufgabe mittels des Verfahrens zum Herstellen eines Sensors gemäß dem unabhängigen Anspruch1 gelöst.Ferner löstdie Erfindung die Aufgabe mittels eines Sensors gemäß dem unabhängigen Anspruch9. Die abhängigenAnsprüchegeben Ausführungsformender Erfindung an.
[0012] Umdie obige Aufgabe zu lösen,schafft die Erfindung nach Anspruch 1 ein Verfahren zum Herstelleneines Sensors, umfassend ein plattenartiges Erfassungselement, dasdie Gestalt einer sich axial erstreckenden Platte annimmt und daseinen Erfassungsabschnitt aufweist, der an einem vorderen Endabschnittausgebildet ist, der auf ein zu messendes Objekt gerichtet ist,und einen Elektrodenanschlußabschnitt,der an einem rückwärtigen Endabschnitt ausgebildetist; einen Flanschbereich, der auf eine solche Weise an das plattenartigeErfassungselement integriert montiert ist, daß er das plattenartige Erfassungselementumgibt; und einen metallischen Mantel, der ein sich axial erstreckendesDurchgangsloch aufweist, das dem plattenartigen Erfassungselementermöglicht,sich durch den metallischen Mantel hindurch zu erstrecken, und einenStufenabschnitt, der sich von einer Wandoberfläche des Durchgangslochs radialeinwärtserstreckt und der dazu eingerichtet ist, mit dem Flanschbereichin Eingriff gebracht zu werden. Der Flanschbereich umfaßt wenigstenseine erste Pulverschicht, die als ein erster Presspulverrings gebildetist und die an das plattenartige Erfassungselement integriert montiertist. Das Verfahren umfaßteinen ersten Schritt eines Einführensdes plattenartigen Erfassungselements durch ein Elementein führungsdurchgangslochdes ersten Presspulverrings und ein Anordnen des ersten Presspulverringsentlang einer axialen Richtung des plattenartigen Erfassungselements,wobei eine Querschnittsflächedes Elementeinführungsdurchgangslochs,gemessen im Schnitt einer sich rechtwinklig zu der axialen Richtungerstreckenden Ebene, größer istals die des plattenartigen Erfassungselements bei Vergleich in einemStadium vor Einführungdes plattenartigen Erfassungselements durch den ersten Presspulverring;einen zweiten Schritt eines integrierten Montierens des Flanschbereichseinschließlichwenigstens des ersten Presspulverrings an dem plattenartigen Erfassungselementmittels eines Beaufschlagens des ersten Presspulverrings mit einem axialkomprimierenden Druck, um so den ersten Presspulverring komprimierendzu verformen, so daß dieQuerschnittsflächedes Elementeinführungsdurchgangslochsverringert wird; und einen dritten Schritt eines Ineingriffbringensdes Flanschbereichs, direkt oder über ein Zwischenelement, mitdem – Stufenabschnittdes metallischen Mantels dann, wenn das plattenartige Erfassungselementin dem Durchgangsloch des metallischen Mantels angeordnet wird,um dadurch das plattenartige Erfassungselement in dem Durchgangslochaxial zu positionieren, wobei das Zwischenelement einen hohlen Abschnitt aufweist,dessen Größe genügend groß ist, damit sichdas plattenartige Erfassungselements um eine sich axial erstreckendeMittelachse innerhalb des Hohlabschnitts drehen kann.
[0013] Gemäß dem obigenVerfahren zum Herstellen eines Sensors wird in dem ersten Schrittdas plattenartige Erfassungselement durch das Elementeinführungsdurchgangslochdes ersten Presspulverrings eingeführt, und der erste Presspulverringwird entlang der axialen Richtung des plattenartigen Erfassungselementspositioniert.
[0014] Indem zweiten Schritt wird der Flanschabschnitt einschließlich wenigstensdes ersten Presspulverrings integriert an das plattenartige Erfassungselementmontiert, indem der erste Presspulverring mit einem Druck beaufschlagtwird, um so den ersten Presspulverring komprimierend zu verformen, sodaß dieQuerschnittsflächedes Elementeinführungsdurchgangslochsverringert wird. Infolgedessen wird der Flanschbereich einschließlich desersten Presspulverrings integriert an dem plattenartigen Erfassungselementmontiert, währender von dem plattenartigen Erfassungselement in einer zu der axialen Richtungrechtwinkligen Richtung hervorsteht (radial auswärts), so daß der Flanschbereich mit demStufenabschnitt des metallischen Mantels in Eingriff gebracht werdenkann.
[0015] Indem dritten Schritt wird zu dem Zeitpunkt der Anordnung des plattenartigenErfassungselements in dem Durchgangsloch des metallischen Mantelsder Flanschbereich mit dem – Stufenabschnittdes metallischen Mantels direkt oder über ein Zwischenelement inEingriff gebracht. Durch Verwendung des Flanschbereichs als einenEingriffsbereich wird das plattenartige Erfassungselement axialin dem metallischen Mantel positioniert. So ein Positionieren desplattenartigen Erfassungselements in dem metallischen Mantel beseitigtein Erfordernis, ein Glasdichtungsmaterial zu verwenden, wodurch einAbfall der Sensorherstellungseffizienz verhindert wird, der sichsonst infolge einer Verwendung Wärmeverarbeitensbei hoher Temperatur ergeben könnte.
[0016] Gemäß dem Herstellungsverfahrender vorliegenden Erfindung wird die Arbeit der Montage des Flanschbereichsund des plattenartigen Erfassungselements nicht gleichzeitig mitder Arbeit der Montage des plattenartigen Erfassungselements unddem metallischen Mantel durchgeführt,sondern sie wird vor der Arbeit der Montage des plattenartigen Erfassungselementsund des metallischen Mantels durchgeführt.
[0017] Dasobige Vorgehen beseitigt ein Erfordernis, wonach das plattenartigeErfassungselement in einer vorbestimmten Winkelausrichtung einzustellen ist,wodurch die Arbeit des Einstellens des plattenartigen Erfassungselementsin der vorbestimmten Winkelausrichtung nicht anfällt und die Arbeit des Anbringensdes plattenartigen Erfassungselements an den metallischen Mantelerleichtert wird.
[0018] Wenndas plattenartige Erfassungselement, an das der Flanschbereich einschließlich wenigstens desersten Presspulverrings integriert montiert ist, an den metallischenMantel montiert werden soll, greift der Flanschbereich in den Stufenabschnittein, wodurch das plattenartige Erfassungselement an einer vorbestimmtenaxialen Position bezüglichdes metallischen Mantels positioniert werden kann. Somit kann durchVorbestimmung, unter Berücksichtigungder Position des Stufenabschnitts auf dem metallischen Mantel, einerPosition auf dem plattenartigen Erfassungselement, an dem der Flanschbereich(erster Presspulverring) angebracht werden soll, das plattenartigeErfassungselement an einer vorbestimmten Position bezüglich desmetallischen Mantels positioniert werden. Dies erleichtert das Positionieren(insbesondere das axiale Positionieren) des plattenartigen Erfassungselementsbezüglichdes metallischen Mantels.
[0019] DasZwischenelement weist den hohlen Abschnitt auf. Der hohle Abschnittist genügendgroß, damitsich das plattenartige Erfassungselement um seine eigene Achse innerhalbdes hohlen Abschnitts drehen kann. Somit bedingt das Zwischenelement keineBeschränkunghinsichtlich der Winkelausrichtung des plattenartigen Erfassungselements.Das Zwischenelement kann beispielsweise eine Dichtung sein.
[0020] Fallsdas Zwischenelement verwendet wird, wird das plattenartige Erfassungselementdurch den hohlen Abschnitt des Zwischenelements eingeführt, undder Flanschbereich wird im mittelbaren Kontakt mit dem gestuftenAbschnitt des metallischen Mantels über das Zwischenelement gebracht.Man beachte, daß eineVerwendung einer Dichtung als das Zwischenelement Gasdichtigkeitzwischen dem plattenartigen Erfassungselement und dem metallischen Mantelverbessert.
[0021] Vorzugsweiseumfasst, wie in Anspruch 2 ausgeführt ist, bei dem oben beschriebenenVerfahren zum Herstellen eines Sensors der Flanschbereich fernereine rohrförmigeSchutzabdeckung, die eine Seitenfläche des ersten Presspulverringsabdeckt; in dem ersten Schritt wird, wenn das plattenartige Erfassungselementdurch das Elementeinführungsdurchgangslochdes ersten Presspulverrings eingeführt werden soll, die Schutzabdeckungan einer Position angeordnet, an der die Schutzabdeckung die Seitenfläche desersten Presspulverrings abdeckt; und in dem zweiten Schritt wirdder erste Presspulverring mit dem komprimierenden Druck beaufschlagt,um so den ersten Presspulverring komprimierend zu verformen, sodaß dieQuerschnittsflächedes Elementeinführungsdurchgangslochsverringert ist und so daß einZwischenraum zwischen dem ersten Presspulverring und der Schutzabdeckung beseitigtwird, wodurch der Flanschbereich, der den ersten Presspulverringbeinhaltet, und die Schutzabdeckung an das plattenartigen Erfassungselement integriertmontiert werden.
[0022] Indemnicht lediglich der erste Presspulverring, sondern auch die Schutzabdeckungals Einheit an dem plattenartigen Erfassungselement angebracht werden,dient der Flanschbereich, der den ersten Presspulverring und dieSchutzabdeckung beinhaltet, als ein Eingriffsbereich des plattenartigenErfassungselements. Im Vergleich mit einem Eingriffsbereich, derlediglich durch den ersten Presspulverring gebildet wird, kann derEingriffsbereich, der von dem Flanschbereich gebildet wird, derden ersten Presspulver ring und die Schutzabdeckung beinhaltet, eineverbesserte Festigkeit aufweisen, wodurch ein Auftreten von Bruch,wie etwa Reißenoder Splittern bei dem Ablauf des Herstellens eines Sensors verhindertwird.
[0023] Beidem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Sensorsist die Schutzabdeckung auf eine solche Weise angeordnet, daß sie dieSeitenflächedes ersten Presspulverrings abdeckt (umgibt). Somit erübrigt sichin dem zweiten Schritt, wenn der erste Presspulverring komprimierendverformt werden soll, eine Hilfsvorrichtung zum Umgeben der Seitenfläche desersten Presspulverrings, wodurch die Vorrichtung (das Gerät) zum Herstellen einesSensors vereinfacht wird.
[0024] Vorzugsweiseumfaßt,wie in Anspruch 3 ausgeführtist, bei dem Verfahren zum Herstellen eines Sensors, in dem dieSchutzabdeckung verwendet wird, der Flanschbereich ferner einenisolierenden Halter, der an einer Vorderseite des ersten Presspulverringsangeordnet ist, eine ringförmigeGestalt annimmt und aus einem isolierenden Material gebildet ist;die Schutzabdeckung ist aus einem metallischen Material gebildet,nimmt eine rohrförmigeGestalt an, um so die Seitenflächedes ersten Presspulverrings und eine Seitenfläche des isolierenden Haltersabzudecken, und weist einen Bodenabschnitt auf, der an eine Vorderabschnittsfläche desisolierenden Halters stößt; derisolierende Halter weist einen Einführungsdurchgangslochabschnittauf, dessen Querschnittsfläche,gemessen im Schnitt einer sich rechtwinklig zu der axialen Richtungerstreckenden Ebene, größer istals die des plattenartigen Erfassungselements; der Bodenabschnittder Schutzabdeckung weist einen Öffnungsabschnittauf, dessen Querschnittsfläche,gemessen im Schnitt einer sich rechtwinklig zu der axialen Richtungerstreckenden Ebene, größer alsdie des plattenartigen Erfassungselements ist; in dem ersten Schrittwerden der erste Presspulverring und der isolierende Halter mitder Schutzabdeckung abgedeckt, so daß der Bodenabschnitt der Schutzabdeckungauf der Vorderseite des isolierenden Halters angeordnet ist, unddas plattenartige Erfassungselement wird durch den Öffnungsabschnittdes Bodenabschnitts der Schutzabdeckung durch den Einführungsdurchgangslochabschnittdes isolierenden Halters und durch das Elementeinführungsdurchgangslochdes ersten Presspulverrings eingeführt; und in dem zweiten Schrittwird der axial komprimierende Druck beaufschlagt, um so den erstenPresspulverring komprimierend zu verformen und um so den Flanschbereicheinschließlichdes ersten Presspulverrings, des isolierenden Halters und der Schutzabdeckungan dem plattenartigen Erfassungselement integriert zu montieren.
[0025] DieSchutzabdeckung, die den Bodenabschnitt aufweist, wird infolge komprimierenderVerformung des ersten Presspulverrings an das plattenartige Erfassungselementintegriert montiert und kann den isolierenden Halter darin mittelsseines Bodenabschnitts halten. Somit kann, wenn das plattenartigeErfassungselement, an das der Flanschbereich integriert montiertist, gehalten werden soll, ein Auftreten einer Trennung des isolierendenHalters von dem plattenartigen Erfassungselement ungeachtet derAusrichtung des vorderen Abschnitts des plattenartigen Erfassungselementsverhindert werden; das heißtunabhängigdavon, ob der vordere Endabschnitt vertikal (aufwärts oderabwärts)oder horizontal (nach links oder rechts gerichtet) ausgerichtet ist.
[0026] Somitwird bei dem Ablauf zum Herstellen eines Sensors, wenn das plattenartigeErfassungselement an das der Flanschbereich integriert montiert ist,gehalten werden soll, keine Beschränkung hinsichtlich der Ausrichtungdes plattenartigen Erfassungselements bedingt, wodurch die Herstellungsarbeitweniger kompliziert wird.
[0027] DerBodenabschnitt der Schutzabdeckung kann als eine Dichtung dienen,die eine Bildung eines Zwischenraums zwischen dem isolierenden Halter unddem gestuften Abschnitt des metallischen Mantels verhindert, wodurcheine Gassichtigkeit zwischen dem plattenartigen Erfassungselementund dem metallischen Mantel verbessert wird.
[0028] Vorzugsweiseist ein metallisches Material, das dazu verwendet wird, die Schutzabdeckungzu bilden, elastisch verformbar und kann eine Verwendung in einerHochtemperaturumgebung aushalten. Der isolierende Halter ist dazuvorgesehen, eine Pulversubstanz, die dazu verwendet wird, den ersten Presspulverringzu bilden, daran zu hindern, aus dem Inneren des metallischen Mantelsdurch das Durchgangsloch des metallischen Mantels auszutreten.
[0029] Vorzugsweiseweist, wie in Anspruch 4 ausgeführtist, bei dem Verfahren zum Herstellen eines Sensors, in dem dieSchutzabdeckung, die den Bodenabschnitt aufweist, verwendet wird,der Stufenabschnitt des metallischen Mantels eine Kegelfläche auf,die so verjüngtist, daß derDurchmesser nach hinten zunimmt; die vordere Endabschnittsfläche des isolierendenHalters beinhaltet wenigstens eine Kegelfläche, die so verjüngt ist,daß derDurchmesser nach vorne hin abnimmt; der Bodenabschnitt der Schutzabdeckungnimmt einen Winkel ein, der sich von dem der Kegelfläche desisolierenden Halters in einem Stadium unterscheidet, bevor die Schutzabdeckungauf eine solche Weise angeordnet wird, daß sie den ersten Presspulverringund den isolierenden Halter abdeckt; und in dem zweiten Schrittwird der axial komprimierende Druck beaufschlagt, um so den erstenPresspulverring komprimierend zu verformen und um so den Bodenabschnittder Schutzabdeckung zu verformen, so daß der Bodenabschnitt einenWinkel einnimmt, der im wesentlichen gleich dem der Kegelfläche desisolierenden Halters ist, wodurch der Flanschbereich an das plattenartigeErfassungselement integriert montiert wird.
[0030] Dasobige Verfahren zum Herstellen eines Sensors verwendet nicht einVorgehen, bei dem der Kegelwinkel des Bodenabschnitts der Schutzabdeckung,gemessen vor Anbringung der Schutzabdeckung an dem plattenartigenErfassungselement, im wesentlichen gleich dem Winkel der Kegelfläche einesvorderen Endabschnitts des isolierenden Halters eingestellt wird.Stattdessen wird in dem zweiten Schritt der erste Presspulverringkomprimierend verformt, und der Bodenabschnitt der Schutzabdeckung wirdverformt, um so einen Winkel einzunehmen, der im wesentlichen gleichdem Winkel der Kegelfläche desvorderen Endabschnitts des isolierenden Halters ist.
[0031] Indemein Kegelwinkel (offener Winkel) der Kegelfläche des Bodenabschnitts derSchutzabdeckung verwendet wird, der sich, gemessen vor Beaufschlagenvon Druck, von dem Kegelwinkel (offener Winkel) der vorderen Endabschnittsfläche des isolierendenHalters unterscheidet, selbst wenn der Kegelwinkel der verjüngten vorderenEndabschnittsflächedes isolierenden Halters innerhalb eines Toleranzbereichs variiert,kann die innere Kegelfläche desBodenabschnitts der Schutzabdeckung günstig an der verjüngten vorderenEndabschnittsflächedes isolierenden Halters angebracht werden.
[0032] Somitkann, selbst wenn der Kegelwinkel der verjüngten vorderen Endabschnittsfläche desisolierenden Halters einen Abmessungsfehler mit sich bringen sollte,der Bodenabschnitt der Schutzabdeckung angemessen gegen den isolierendenHalter stoßen,wodurch ungünstigeWirkungen, die von Abmessungsfehlern von Komponentenelementen eines Sensorsin dem Ablauf zum Herstellen eines Sensors herrühren, unterdrückt werden.
[0033] Unterdessenkann in einigen Fällen,wenn der Flanschabschnitt, der den ersten Presspulverring, den isolierendenHalter und die Schutzabdeckung beinhaltet, die mit dem plattenartigenErfassungselement, das in dem Durchgangsloch des metallischen Mantelsin Richtung auf das vordere Ende angeordnet ist, integriert sind,die Schutzabdeckung verformt werden, so daß ihr Übergangsabschnitt zwischendem Bodenabschnitt und einem Seitenabschnitt einwärts gerichtetschwillt bzw. ausbeult. So ein geschwollener Abschnitt der Schutzabdeckung kanneinen unangemessen hohen Druck auf den isolierenden Halter bedingen,was potentiell zum Bruch des isolierenden Halters führen kann.
[0034] Vorzugsweiseist, um das obige Problem zu vermeiden, der isolierende Halter soausgebildet, daß,wenn der isolierende Halter in der Schutzabdeckung angeordnet wird,ein Zwischenraum zwischen dem isolierenden Halter und der Innenfläche des Übergangseckabschnittsder Schutzabdeckung gebildet wird, wobei der Übergangseckabschnitt sich an einerVerbindung des Bodenabschnitts und des Seitenabschnitts befindet.
[0035] Mitanderen Worten verhindert, selbst wenn der Übergangseckabschnitt, der zwischendem Bodenabschnitt und dem Seitenabschnitt liegt, der Schutzabdeckungsich nach Innen ausbeult, ein Gebrauch des isolierenden Halters,der die oben genannte Form annimmt, einen Kontakt zwischen dem geschwollenenbzw. ausgebeulten Abschnitt und dem isolierenden Halter, wodurchein Bruch des isolierenden Halters verhindert wird.
[0036] Derso geformte isolierende Halter ist beispielsweise so aufgebaut,daß, zusätzlich zuder Kegelfläche(nachfolgend kann auf sie als eine erste Kegelfläche Bezug genommen werden),deren Durchmesser nach vorne hin abnimmt und die mit dem Bodenabschnittder Schutzabdeckung in Eingriff steht, eine zweite Kegelfläche an demvorderen Endabschnitt des isolierenden Halters ausgebildet ist, umdie erste Kegelflächezu umgeben. Der Kegelwinkel der zweiten Kegelfläche wird von dem Kegelwinkelder ersten Kegelflächeverschieden eingestellt, um so einen Zwischenraum zwischen der zweiten Kegelfläche undder Innenflächeder Schutzabdeckung zu bilden.
[0037] DasVerfahren zum Herstellen eines Sensors, in dem der so ausgebildeteisolierende Halter verwendet wird, weist einen Vorteil auf, derdarin besteht, dass die Effizienz zum Herstellen eines Sensors verbessertist, weil ein Bruch des isolierenden Halters, der sonst aus einerSchwellverformung der Schutzabdeckung resultieren könnte, verhindertwerden kann, um so eine Wahrscheinlichkeit eines Ausschußsensorszu verringern.
[0038] Vorzugsweiseumfaßt,wie in Anspruch 6 ausgeführtist, bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Sensors,der Sensor ferner einen Schutzbereich, der auf eine solche Weisegebildet ist, daß dervordere Endabschnitt des plattenartigen Erfassungselements, an demder Erfassungsabschnitt ausgebildet ist, abgedeckt wird; die Schutzabdeckungweist einen abdeckungsseitigen Eingriffsabschnitt zum Eingriff mitdem Stufenabschnitt des metallischen Mantels auf und ist mit dem Schutzabschnittintegriert ausgebildet; und in dem ersten Schritt wird die Schutzabdeckung,die integriert mit dem Schutzbereich ausgebildet ist, dazu gebracht,die Seitenflächedes ersten Presspulverrings abzudecken, und der Schutzbereich wirddazu gebracht, den Erfassungsabschnitt des plattenartigen Erfassungselementsabzudecken.
[0039] Dasobige Verfahren zum Herstellen eines Sensors kann gleichzeitig ineinem einzigen Betrieb eine Anordnung der Schutzabdeckung an einerPosition, an der die Seitenflächedes ersten Presspulverrings abgedeckt wird, und eine Anordnung des Schutzbereichsan einer Position, an der der Erfassungsabschnitt des plattenartigenErfassungselements abgedeckt wird, durchführen. Im Vergleich mit demFall, in dem die Schutzabdeckung und der Schutzbereich einzeln ausgebildetsind, kann die Anzahl von Verarbeitungsschritten in dem Ablauf zum Herstelleneines Sensors verringert werden.
[0040] Weildas plattenartige Erfassungselement bei einem Zwischenzustand derHerstellung eines Sensors mit dem Schutzbereich abgedeckt und von diesemgeschütztist, kann ein Brechen des plattenartigen Erfassungselements in demanschließenden Herstellungsablaufverhindert werden. Insbesondere kann, wenn das plattenartige Erfassungselementin dem Durchgangsloch des metallischen Mantels angeordnet werdensoll, ein zufälligerKontakt zwischen dem plattenartigen Erfassungselement und dem metallischenMantel verhindert werden. Deshalb erfordert die Arbeit des Befestigensdes plattenartigen Erfassungselements an dem metallischen Mantelkeine besondere Aufmerksamkeit, um einen Kontakt zwischen dem plattenartigenErfassungselement und dem metallischen Mantel zu vermeiden, wodurchdie Befestigungsarbeit weniger kompliziert wird.
[0041] Fernerverringert eine integrierte Ausbildung der Schutzabdeckung und desSchutzbereichs die Anzahl von Komponentenelementen eines Sensors, wodurchHerstellungskosten verringert werden.
[0042] Vorzugsweiseweist, wie in Anspruch 7 ausgeführtist, bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Sensorsdas plattenartige Erfassungselement eine Schutzschicht auf, diewenigstens auf einer Oberflächeeiner Elektrode des Vorderabschnitts ausgebildet ist, wobei die Oberfläche der Elektrodegegenübereinem zu messenden Objekt freiliegt; und in dem ersten Schritt wirddas plattenartige Erfassungselement durch das Elementeinführungsdurchgangslochdes ersten Presspulverrings auf eine solche Weise eingeführt, daß der hintereEndabschnitt des plattenartigen Erfassungselements als ein vorangehenderAbschnitt dient.
[0043] Gemäß dem obenbeschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Sensors wird in demersten Schritt das plattenartige Erfassungselement durch das Elementeinführungsdurchgangslochdes ersten Presspulverrings auf eine solche Weise eingeführt, daß der hintereEndabschnitt des plattenartigen Erfassungselements als ein vorangehenderAbschnitt dient. Somit ist die Arbeit zum Einführen durch den ersten Presspulverringfrei von einem Problem, wonach der erste Presspulverring die Schutzschichtvon dem vorderen Endabschnitt des plattenartigen Erfassungselementsabschabt.
[0044] Somiterfordert das Verfahren der vorliegenden Erfindung keine Vorsicht,um ein Abblätternder Schutzschicht bei dem Ablauf zu verhindern, bei dem der Flanschbereicheinschließlichdes ersten Presspulverrings an dem plattenartigen Erfassungselement,das die Schutzschicht aufweist, als Einheit angebracht wird, wodurcheine Arbeit im Ablauf zum Herstellen eines Sensors weniger kompliziertwird.
[0045] Vorzugsweiseumfaßt,wie in Anspruch 7 ausgeführtist, bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Sensorsder Sensor ferner ein Füllelement,das gebildet wird, indem eine Pulversubstanz in eine ringförmige Gestaltgepresst wird, und das auf eine solche Weise angeordnet ist, daß es einenAbschnitt des plattenartigen Erfassungselements, der auf der Rückseitedes Flanschbereichs liegt, umgibt; in dem dritten Schritt wird dasplattenartige Erfassungselement in dem Durchgangsloch des metallischenMantels angeordnet, so daß dasFüllelementum den Abschnitt des plattenartigen Erfassungselements, der aufder Rückseitedes Flanschbereichs angeordnet ist, herum angeordnet ist; und, nachdemder dritte Schritt durchgeführtist, wird das Füllelementmit einem Druck beaufschlagt, der auf den Stufenabschnitt des metallischenMantels gerichtet ist, um so einen Raum zwischen dem plattenartigenErfassungselement und dem metallischen Mantel mit dem Füllelementzu füllen,wodurch das Füllelementeine gasdichte Dichtung zwischen dem plattenartigen Erfassungselementund dem metallischen Mantel herstellt.
[0046] Gemäß dem obigenVerfahren zum Herstellen eines Sensors wird in dem dritten Schritt,der auf den zweiten Schritt folgt, in dem der Flanschbereich andas plattenartige Erfassungselement integriert montiert wird, dasringförmigeFüllelementan dem plattenartigen Erfassungselement angebracht, wodurch dasFüllelementvon dem Flanschbereich gestütztwerden kann. Mit anderen Worten wird das Füllelement von oben auf dasplattenartige Element, dessen Vorderseite nach unten zeigt, aufeine solche Weise angebracht, daß das hintere Ende als einvorangehendes Ende dient und es durch das Füllelement hindurchgeführt wird.Infolgedessen ist das Füllelementum das plattenartige Erfassungselement herum angeordnet, während esauf dem Flanschbereich ruht.
[0047] Indem Fall, in dem in einem Stadium vor Anordnung des plattenartigenErfassungselements in dem Durchgangsloch des metallischen Mantelsdas Füllelementum das plattenartige Erfassungselement wie oben beschrieben herumangeordnet werden kann, kann der Zustand der Anordnung des Füllelementsbezüglichdes plattenartigen Erfassungselements ohne weiteres überprüft werden,so daß das Füllelementim richtigen Zustand angeordnet werden kann.
[0048] Indem Fall, in dem, nachdem das plattenartige Erfassungselement demDurchgangsloch des metallischen Mantels ange ordnet ist, das Füllelement indas Durchgangsloch eingeführtund darin angeordnet wird, ist der Anordnungszustand des Füllelementsschwierig zu überprüfen, weiles schwierig ist, eine Sichtprüfungdes Inneren des Durchgangslochs des metallischen Mantels durchzuführen, undder Anordnungszustand des Füllelementsist wegen des engen Raumes schwierig zu ändern. Infolgedessen kann dasFüllelementin einem falschen Zustand angeordnet sein (beispielsweise ist dasFüllelementin einem schrägenZustand angeordnet). Das Verfahren zum Herstellen eines Sensorsder vorliegenden Erfindung kann dagegen ohne weiteres das Füllelementin einem richtigen Zustand bezüglichdes plattenartigen Erfassungselements anordnen, wodurch die Sensormontagearbeitweniger kompliziert wird.
[0049] Auchin dem Fall, in dem, nachdem das plattenartige Erfassungselementin dem Durchgangsloch des metallischen Mantels angeordnet ist, dasFüllelementin das Durchgangsloch eingeführtund darin angeordnet ist, bringt eine gewisse Struktur des metallischenMantels es mit sich, daß dasFüllelementeinen ziemlich langen Weg fällt,so daß derAufschlag des Falls einen Bruch des Füllelements verursachen kann.
[0050] Indem Fall des Verfahrens zum Herstellen eines Sensors der vorliegendenErfindung kann das Füllelementdagegen um das plattenartige Erfassungselement herum angeordnetwerden, bevor das plattenartige Erfassungselement in dem Durchgangslochdes metallischen Mantels angeordnet wird, wodurch ein Bruch desFüllelementsverhindert wird, der sonst aus dem Aufschlag des Falls resultierenkönnte.Mit anderen Worten wird das Füllelement umdas plattenartige Erfassungselement herum angeordnet, während esauf dem Flanschbereich ruht; und dann wird das plattenartige Erfassungselement aneinem hinteren Endabschnitt gehalten und, gemeinsam mit dem Füllelement,in dem Durchgangsloch des metallischen Mantels angeordnet. Somit kannein Auftreten des Aufschlags des Falls verhindert werden, wodurchein Bruch des Füllelements verhindertwird.
[0051] Fernerwerden, weil das Füllelementdazu gebracht wird, unter Druck den Raum zwischen dem plattenartigenErfassungselement und dem metallischen Mantel zu füllen, dasplattenartige Erfassungselement und der metallische Mantel in einemfesteren Zustand montiert, und eine gute gasdichte Dichtung kannzwischen ihnen hergestellt werden.
[0052] Ausführungsformender vorliegenden Erfindung werden nachfolgend eingehend unter Bezugnahmeauf die Zeichnungen beschrieben. Zu den Zeichnungen:
[0053] 1 ist eine Schnittansicht,die den Gesamtaufbau eines Luftkraftstoffverhältnissensors gemäß einerAusführungsformzeigt.
[0054] 2 ist eine perspektivischeAnsicht, die die Struktur eines Erfassungselements schematisch zeigt.
[0055] 3 ist eine Reihe perspektivischerAnsichten eines keramischen Halters, eines ersten Presspulverringsund eines zweiten Presspulverrings in Betrachtung vor Anbringungan dem Fassungselement.
[0056] 4 ist eine perspektivischeAnsicht einer Schutzabdeckung.
[0057] 5 ist eine Reihe erläuternderAnsichten, die Schritte einer Herstellung einer Elementeinheit unterVerwendung einer Elementeinheitherstellungshilfsvorrichtung zeigen.
[0058] 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht,die einen Abschnitt des Luftkraftstoffverhältnissensors zeigt, an demder keramische Halter angeordnet ist.
[0059] 7 ist eine perspektivischeAnsicht einer Zwischenanordnung, die man durch integriertes Montierendes Erfassungselements und anderer Elemente wie etwa des erstenPresspulverrings und eines metallischen Mantels erhält.
[0060] 8 ist eine Schnittansicht,die den Gesamtaufbau eines zweiten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensorszeigt.
[0061] 9 ist eine Schnittansicht,die den Gesamtaufbau eines dritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensorszeigt, der einen zweiten keramischen Halter beinhaltet.
[0062] 10 ist eine vergrößerte Schnittansichteines Abschnitts des dritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors,in dem der zweite keramische Halter angeordnet ist.
[0063] Dievorliegende Ausführungsformist die eines Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 2 (nachfolgendkann darauf als ein Luftkraftstoffverhältnissensor 2 Bezuggenommen werden), bei dem es sich um eine Art Gassensor handelt.Zur Verwendung in einer Luftkraftstoffverhältnisrückkopplungssteuerung in verschiedenenVerbrennungsmotoren einschließlichdenen von Kraftfahrzeugen beinhaltet der Luftkraftstoffverhältnissensor 2 einErfassungselement (Gassensorelement) zum Erfassen eines bestimmtenGases oder eines zu messenden Objektes, das im Abgas enthalten ist,und ist im Abgasrohr eines Verbrennungsmotor angebracht.
[0064] 1 ist eine Schnittansicht,die den Gesamtaufbau des Luftkraftstoffverhältnissensors 2 zeigt,der durch Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung realisiertist.
[0065] DerLuftkraftstoffverhältnissensor 2 beinhalteteinen rohrförmigenmetallischen Mantel 102, der einen männlichen Gewindeabschnitt 103 aufweist, derauf der Außenfläche ausgebildetist, wobei der männlicheGewindeabschnitt 103 dazu eingerichtet ist, den Luftkraftstoffverhältnissensor 2 aneinem Abgasrohr fest anzubringen; ein Erfassungselement 4, dasdie Gestalt einer sich axial (in 1 vertikal)erstreckenden Platte annimmt; einen rohrförmigen keramischen Ärmel 6,der auf eine solche Weise angeordnet ist, daß er das Erfassungselement 4 vonallen radialen Richtungen her umgibt; ein isolierendes Kontaktelement 82,das so angeordnet ist, daß die Wandfläche einesKontakteinführungsdurchgangslochs 84,das sich axial durch das isolierende Kontaktelement 82 hindurcherstreckt, einen hinteren Endabschnitt des Erfassungselements 4 umgibt;und fünfLeitungsrahmen 10, die zwischen dem Erfassungselement 4 unddem isolierenden Kontaktelement 82 angeordnet sind.
[0066] DasErfassungselement 4 nimmt die Gestalt einer sich axialerstreckenden Platte an und ist wie gefolgt aufgebaut: ein Erfassungsabschnitt 8,der von einer Schutzschicht 25 bedeckt ist, ist an einemvorderen Endabschnitt (in 1 aneinem unteren Endabschnitt) ausgebildet, der auf ein zu messendes Gasgerichtet ist; und Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31, 32, 34 und 36 sindauf einer ersten Plattenoberfläche 21 undauf einer zweiten Plattenoberfläche 23 ausgebildet,bei denen es sich um gegenüber liegendeSeiten eines hinteren Endabschnitts handelt (in 1 an einem oberen Endabschnitt). DieLeitungsrahmen 10 sind zwischen dem Erfassungselement 4 unddem isolierenden Kontaktelement 82 angeordnet, um so elektrischmit dem entsprechenden Elektrodenanschlußabschnitt 30, 31, 32, 34 und 36 desErfassungselements 4 verbunden zu werden. Die Anschlußrahmen 10 sindauch elektrisch mit entsprechenden Leitungsdrähten 46 verbunden,die sich zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Sensors erstrecken,wodurch sie Stromwege bilden, durch die Strom zwischen äußerem Gerät, an dasdie Leitungsdrähte 46 angeschlossensind, und den Elektrodenanschlußabschnitten 30, 31, 32, 34 und 36 fließt.
[0067] Dermetallische Mantel 102 ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildetund weist ein sich axial erstreckendes Durchgangsloch 109 auf,das einen – imzu der axialen Richtung rechtwinkligen Schnitt – kreisförmigen Querschnitt aufweist.Ein gestufter Abschnitt (Stufenabschnitt) 107 steht radialeinwärts vonder Wand des Durchgangslochs 109 hervor. Der metallischeMantel 102 hältdas Erfassungselement 4, das sich durch das Durchgangsloch 109 erstreckt, aufeine solche Weise, daß derErfassungsabschnitt 8 auf der nach vorn gerichteten Außenseitedes Durchgangslochs 109 angeordnet ist, während die Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31, 32, 34 und 36 aufder rückwärtigen Außenseitedes Durchgangslochs 109 angeordnet sind. Der gestufte Abschnitt 107 weisteine Kegelflächeauf, die bezüglicheiner Ebene, die zu der axialen Richtung rechtwinklig ist, geneigtist. Die Kegelflächeweist nach hinten und ihr Durchmesser vergrößert sich nach hinten.
[0068] Indem Durchgangsloch 109 des metallischen Mantels 102 sindein ringförmigerkeramischer Halter 106, eine erste Pulverschicht 108,eine zweite Pulverschicht 110 und der keramische Ärmel 6 von derVorderseite zu der Rückseiteschichtweise auf eine solche Weise angeordnet, daß sie das Erfassungselement 4 vonallen radialen Richtungen umgeben. Die erste Pulverschicht 108 wirdan dem Erfassungselement 4 angebracht, bevor das Erfassungselement 4 inden metallischen Mantel 102 eingeführt wird, während die zweite Pulverschicht 110 ineinen Raum zwischen dem Erfassungselement 4 und dem metallischenMantel 102 eingefülltwird, nachdem das Erfassungselement 4 in den metallischenMantel 102 eingeführtist. Ein Crimpring 112 ist zwischen dem keramischen Ärmel 6 undeinem hinteren Endabschnitt 104 des metallischen Mantels 102 angeordnet.Der hintere Endabschnitt 104 des metallischen Mantels 102 istauf eine solche Weise gecrimpt, daß er den keramischen Ärmel 6 über den Crimpring 112 nachvorn preßt.
[0069] 2 ist eine perspektivischeAnsicht, die die Struktur des Erfassungselements 4 schematisch zeigt.In 2 ist ein axialerZwischenabschnitt des Erfassungselements 4 weggelassen.
[0070] DasErfassungselement 4 ist in einer Plattengestalt ausgebildet,die einen rechteckigen Querschnitt aufweist, so daß ein Elementabschnitt 20,der in Gestalt einer sich axial (in 2 horizontal)erstreckenden Platte ausgebildet ist, und ein Heizelement 22,das in der Gestalt einer sich axial erstreckenden Platte ausgebildetist, laminiert sind. Weil das Erfassungselement 4, dasin dem Luftkraftstoffverhältnissensor 2 verwendetwird, öffentlichbekannt ist, wird eine eingehende Beschreibung seiner inneren Strukturweggelassen. Lediglich ein schematischer Aufbau des Erfassungselements 4 wirdunten beschrieben.
[0071] DerElementabschnitt 20 beinhaltet ein Sauerstoffkonzentrationszellenelement,das so aufgebaut ist, daß poröse Elektrodenauf entsprechenden gegenüberliegendenSeiten eines Festkörperelektrolytsubstratsausgebildet sind; ein Sauerstoffpumpenelement, das so aufgebautist, daß poröse Elektrodenauf entsprechenden gegenüberliegenden Seiteneines Festkörperelektrolytsubstratsausgebildet sind; und einen Abstandhalter, der zwischen dem Sauerstoffkonzentrationszellenelementund dem Sauerstoffpumpelement eingelagert und dazu eingerichtetist, eine hohle Messungsgaskammer zu bilden. Die Festkörperelektrolytsubstratesind aus einer Festkörperlösung ausZirkonium gebildet, das Yttrium als einen Stabilisator enthält. DieporösenElektroden sind überwiegendaus Platin (Pt) gebildet. Der Abstandhalter, der dazu verwendetwird, eine Messungsgaskammer zu bilden, ist überwiegend aus Aluminium gebildetund so angeordnet, daß eineporöseElektrode des Sauerstoffkonzentrationszellenelements und eine poröse Elektrodedes Sauerstoffpumpelements gegenüberdem Inneren der hohlen Messungsgaskammer freiliegen. Die Messungsgaskammerist an einer Position angeordnet, die einem vorderen Endabschnittdes Elementabschnitts 20 entspricht. Ein Diffusionssteuerungsabschnittist aus poröserKeramik gebildet und an einem vorderen Endabschnitt des Abstandhaltersangeordnet, um eine Verbindung zwischen der Messungsgaskammer und dem Äußeren desErfassungselements 4 herzustellen. Ein Abschnitt des Erfassungselements 4,an dem die Messungsgaskammer ausgebildet ist, entspricht dem Erfassungsabschnitt 8.
[0072] DasHeizelement 22 ist so aufgebaut, daß ein Heizwiderstandsmuster,das überwiegendaus Platin ausgebildet ist, zwischen isolierenden Substraten, die überwiegendaus Aluminium gebildet sind, eingelagert ist.
[0073] DerElementabschnitt 20 und das Heizelement 22 sind über eineKeramikschicht (beispielsweise Zirkoniumkeramik oder Aluminiumkeramik)miteinander verbunden. Eine Verunreinigungswiderstandsschutzschicht 25,die aus poröserKeramik gebildet ist, ist wenigstens auf der Oberfläche vonElektroden ausgebildet, die an einem vorderen Endabschnitt des Erfassungselements 4 vorgesehen sind,wobei die Elektrode einem zu messenden Objekt (bei der vorliegendenAusführungsformAbgas) gegenüberfreiliegt. Man beachte, daß beider vorliegenden Ausführungsformdie Schutzschicht 25 die gesamte Oberfläche eines vorderen Endabschnitts desErfassungselements 4 einschließlich der Oberflächen derElektroden abdeckt.
[0074] Wiein 2 gezeigt ist, sindin dem Erfassungselement 4 die drei Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31 und 32 aufeinem hinteren Endabschnitt (in 2 einrechter Endabschnitt) der ersten Plattenoberfläche 21 gebildet, unddie zwei Elektrodenanschlußabschnitte 34 und 36 sindauf einem hinteren Endabschnitt der zweiten Plattenoberfläche 23 gebildet).Die Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31 und 32 sindauf dem Elementabschnitt 20 gebildet. Einer der Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31 und 32 istelektrisch an eine poröseElektrode des Sauerstoffkonzentrationszellenelements, die gegenüber demInneren der Messungsgaskammer freiliegt, und an eine poröse Elektrodedes Sauerstoffpumpelements, die gegenüber dem Inneren der Messungsgaskammerfreiliegt, gemeinsam angeschlossen. Die verbleibenden zwei der Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31 und 32 sindelektrisch an die andere poröseElektrode des Sauerstoffkonzentrationszellenelements bzw. an dieandere poröseElektrode des Sauerstoffpumpelements angeschlossen. Die Elektrodenanschlußabschnitte 34 und 36 sind aufdem Heizelement 22 gebildet und an die entsprechenden gegenüberliegendenEnden des Heizwiderstandsmusters über entsprechende Leitungen(nicht gezeigt) angeschlossen, die sich in der Richtung der Dickedes Heizelements erstrecken.
[0075] DasErfassungselement 4 weist eine Breite W1 von 4,2 mm undeine HöheH1 von 1,3 mm auf.
[0076] Wiein 1 gezeigt ist, istdas so aufgebaute Erfassungselement 4 in dem metallischenMantel 102 fixiert, der an einem Abgasrohr befestigt ist,so daß dernach vorn gerichtete (in 1 niedrigere)Erfassungsabschnitt 8 überdas vordere Ende des metallischen Mantels 102 hervorsteht,währenddie rückwärtigen Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31, 32, 34 und 36 über dashintere Ende des metallischen Mantels 102 hervorstehen.
[0077] Wiein 1 gezeigt ist, istein Doppelschutz, der aus einem Außenschutz 42 und einemInnenschutz 43 besteht, mittels Schweißens oder dergleichen an demAußenumfangeines vorderen Endabschnitts (in 1 einesunteren Endabschnitts) des metallischen Mantels 102 angebracht,so dass der Doppelschutz einen vorstehenden Abschnitt des Erfassungselements 4 abdeckt.Der Außenschutz 42 undder Innenschutz 43 weisen mehrere Lochabschnitte auf undsind aus Metall (beispielsweise rostfreiem Stahl) gebildet.
[0078] Ein Ärmel 44 istan dem Außenumfangeines hinteren Endabschnitts des Metallmantels 102 fixiert. Einkeramisches Trennelement 48 und eine Durchführungsdichtung 50 sindin einem rückwärtigen (in 1 oberen) Öffnungsabschnittdes Ärmels 44 angeordnet.Das keramische Trennelement 48 weist fünf Durchgangslöcher 61 zumEinführenvon Leitungsdrähtenauf, durch die entsprechende Leitungsdrähte 46 eingeführt undan die entsprechenden Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31, 32, 34 und 36 desErfassungselements 4 angeschlossen sind.
[0079] Dasisolierende Kontaktelement 82 ist auf einem hinteren Endabschnitt(in 1 ein oberer Endabschnitt)des Erfassungselements 4 angeordnet, wobei der hintereEndabschnitt von dem hinteren Endabschnitt 104 des metallischenMantels 102 hervorsteht. Das isolierende Kontaktelement 82 istum die Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31, 32, 34 und 36 herumangeordnet, die auf der Oberflächeeines hinteren Endabschnitts des Erfassungselements 4 gebildetsind.
[0080] Alsnächsteswerden der keramische Halter 106, der aus einem isolierendenMaterial gebildet ist, die erste Pulverschicht 108, dieaus Talkpulver gebildet ist, und die zweite Pulverschicht 110,die aus Talkpulver gebildet ist, beschrieben. 3 ist eine Reihe perspektivischer Ansichtendes keramischen Halters 106, eines ersten Presspulverrings 208,der als die erste Pulverschicht 108 vorgesehen ist, und eineszweiten Presspulverrings 210, der als die zweite Pulverschicht 110 vorgesehenist, bevor sie zu dem Erfassungselement 4 montiert sind.Bei der Wiedergabe der Elemente in 3 entsprichtdie Unterseite der Vorderseite und die Oberseite entspricht der Rückseite.
[0081] Derkeramische Halter 106 ist in einer ringförmigen Gestaltausgebildet, die einen sich axial erstreckenden Einführungsdurchgangsabschnitt 113 aufweist.Eine vorderseitige Kegelfläche 114 eines vorderenEndabschnitts des keramischen Halters 106 ist derart ausgebildet,dass der Durchmesser nach vorne hin abnimmt. Die vorderseitige Kegelfläche 114 istmit dem gestuften Abschnitt 107 des metallischen Mantels 102 über eineSchutzabdeckung in Eingriff gebracht, die später beschrieben wird.
[0082] DerKeramikhalter 106 weist einen Außendurchmesser ϕ1von 10,46 mm und eine HöheL3 von 3,6 mm auf. Der Einführungsdurchgangslochabschnitt 113 weisteine kurzseitige LängeL1 von 1,6 mm und eine langseitige Länge L2 von 4,5 mm auf.
[0083] 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht,die einen Abschnitt des Luftkraftverhältnissensors 2 zeigt,an dem der keramische Halter 106 angeordnet ist.
[0084] Wiein 6 gezeigt ist, istein offener Winkel β dervorderseitigen Kegelfläche 114 deskeramischen Halters 106 im wesentlichen gleich einem offenenWinkel γ derKegelflächedes gestuften Abschnitts 107 des metallischen Mantels 102.Wie in 6 gezeigt ist,weist der keramische Halter 106 eine zweite Kegelfläche 171 auf,die zwischen seinen Seitenflächen 171 undder vorderen Kegelfläche 114 gebildetist. Wie in 6 gezeigtist, sind, auf einem Bereich des keramischen Halters 106 ineiner Ebene, die die Sensorachse beinhaltet, die vordere Kegelfläche 114 unddie zweite Kegelfläche 171 sogebildet, daß einoffener Winkel α derzweiten Kegelfläche 171 undder offene Winkel β dervorderen Kegelfläche 114 dieBeziehung "α < β" erfüllen. Beider vorliegenden Ausführungsformsind α =110° und β = 120°.
[0085] Gemäß 3 ist im Vergleich in einemStadium vor Einführungdes Erfassungselements 4 durch den Einführungsdurchgangslochabschnitt 113 dieQuerschnittsflächedes Einführungsdurchgangslochabschnitts 113 deskeramischen Halters 106, gemessen in einer Schnittebene,die sich rechtwinklig zu der axialen Richtung erstreckt, etwas größer als diedes Erfassungselements 4; das heißt der Einführungsdurchgangslochabschnitt 113 deskeramischen Halters 106 weist eine genügende Größe auf, um ein Einführen desErfassungselements durch ihn hindurch zu ermöglichen. Der keramische Halter 106 ist vorgesehen,um Talkpulver, das dazu verwendet wird, den ersten Presspulverring 208 zubilden, daran zu hindern, aus dem Inneren des metallischen Mantels 102 durchdas Durchgangsloch 109 des metallischen Mantels 102 nachaußenzu fallen.
[0086] Dererste Presspulverring 208 wird durch Pressen von Talkpulvergebildet und in eine ringförmigeGestalt geformt, die ein sich axial erstreckendes Elementeinführungsdurchgangsloch 115 aufweist. DieQuerschnittsflächedes Element einführungsdurchgangslochs 115 desersten Presspulverrings 208 ist etwas größer alsdie des Erfassungselements 4, gemessen in einer Schnittebene,die sich rechtwinklig zu der axialen Richtung erstreckt; das heißt, dasElementeinführungsdurchgangsloch 115 des erstenPresspulverrings 208 weist eine genügende Größe auf, um ein Einführen desErfassungselements durch dasselbe zu ermöglichen.
[0087] Dererste Presspulverring 208 weist einen Außendurchmesser ϕ2von 10,46 mm und eine Höhe L6von 4,0 mm auf. Das Elementeinführungsdurchgangsloch 115 weisteine kurzseitige LängeL5 von 1,7 mm und eine langseitige Länge L4 von 4,5 mm auf.
[0088] Diezweite Presspulverschicht 210 ist durch Pressen von Talkpulvergebildet und ist in einer ringförmigenGestalt geformt, die ein sich axial erstreckendes zweites Elementeinführungsdurchgangsloch 117 aufweist.Die Querschnittsflächedes zweiten Elementeinführungsdurchgangslochs 117 des zweitenPresspulverrings 210 ist etwas größer als die des Erfassungselements 4,gemessen in einer Schnittebene, die sich rechtwinklig zu der axialen Richtungerstreckt; das heißt,das zweite Elementeinführungsdurchgangsloch 117 deszweiten Presspulverrings 210 weist eine genügende Größe auf,um ein Einführendes Erfassungselements 4 durch das zweite Elementeinführungsdurchgangsloch 117 hindurchzu ermöglichen.
[0089] BeimHerstellen des ersten Presspulverrings 208 und des zweitenPresspulverrings 210 ermöglicht eine Verwendung vonbeispielsweise Wasserglas als Bindemittel ein Pressen von Talkpulverin eine vorbestimmte Gestalt.
[0090] Diezweite Pulverschicht 110 kann wie folgt geformt werden:ein Talkpulver wird zunächstin einen ringförmigenPresspulverring (zweiter Presspulverring 210) geformt;der Presspulverring wird dann auf eine solche Weise angeordnet,daß ereinen Raum zwischen dem metallischen Mantel 102 und demErfassungselement 4 ausfüllt; und dann wird der Presspulverringmit Druck axial derart beaufschlagt, daß der Presspulverring in diezweite Pulverschicht 110 umgeformt wird. Eine Verwendungdes zuvor geformten Presspulverrings erleichtert die Arbeit des Formensder zweiten Pulverschicht.
[0091] Alsnächsteswird eine Schutzabdeckung 125 beschrieben. 4 ist eine perspektivische Ansicht derSchutzabdeckung 125. Bei der Wiedergabe der Schutzabdeckung 125 in 4 entspricht die obere Seiteder Vorderseite, und die untere Seite entspricht der Rückseite.
[0092] DieSchutzabdeckung 125 ist aus einem metallischen Material(beispielsweise rostfreiem Stahl) gebildet und in eine rohrförmige Gestaltgeformt, deren Größe hinreichendgroß ist,um den keramischen Halter 106 und den ersten Presspulverring 208 aufzunehmen.Ein Bodenabschnitt 126 ist an einem vorderen Endabschnittder Schutzabdeckung 125 ausgebildet und stößt gegendie vordere Kegelfläche 114 deskeramischen Halters 106 nach Anbringen an dem metallischenMantel 102. Mit anderen Worten ist die Schutzabdeckung 125 insolch eine rohrförmige Gestaltgeformt, dass sie die Seitenflächedes keramischen Halters 106, die Seitenfläche desersten Presspulverrings 208 und einen vorderen Endabschnittdes keramischen Halters 106 abzudecken vermag.
[0093] Ineinem Stadium bevor der erste Presspulverring 208 gepreßt wird,um dadurch integriert an dem Erfassungselement montiert zu werden,währender einen Raum in der Schutzabdeckung 125 füllt, nimmtder Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 eineKegelgestalt an, deren Kegelwinkel sich von dem Kegelwinkel desgestuften Abschnitts 107 des Metallmantels 102 unterscheidet,der später eingehendbe schrieben wird. Der Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 weisteinen Öffnungsabschnitt 127 auf,der sich axial durch den Bodenabschnitt 126 erstreckt.Die Querschnittsflächedes Öffnungsabschnitts 127 istgrößer alsdie des Erfassungselements 4, gemessen im Schnitt einerEbene, die sich zur axialen Richtung rechtwinklig erstreckt. Derhohle Abschnitt 127 weist eine genügende Größe auf, so daß das Erfassungselement 4,das durch ihn hindurch eingeführtwird, um seine eigene Achse gedreht werden kann.
[0094] DieSchutzabdeckung 125 weist einen Außendurchmesser ϕ3von 11,43 mm, eine HöheL7 von 8,5 mm und eine Dicke d1 von 0,4 mm auf.
[0095] Alsnächsteswird die Herstellung einer Elementeinheit 7 beschrieben.Die Elementeinheit 7 wird mittels eines Befestigens deskeramischen Halters 106, des ersten Presspulverrings 208 undder Schutzabdeckung 125 als Einheit an dem Erfassungselement 4 gebildet. 5 ist eine Reihe von erläuterndenAnsichten, die Schritte des Herstellens der Elementeinheit 7 unterVerwendung einer Elementeinheitherstellungshilfsvorrichtung 150 zeigen.
[0096] Beider vorliegenden Ausführungsformwird vor der Herstellung der Elementeinheit 7 das Erfassungselement 4 (siehe 2), in dem eine Schutzschicht 25 aufder Oberflächeeines vorderseitigen Abschnitts gebildet ist, gebildet.
[0097] DieElementeinheitsherstellungshilfsvorrichtung 150 beinhalteteinen Sockel 151, der einen Elementruheabschnitt 152 zurAufnahme eines hinteren Endabschnitts des Erfassungselements 4,ein Stiftelement 153, dessen Querschnittsform im wesentlichen ähnlich derdes Erfassungselements 4 ist, und ein Druckbeaufschlagungselement 155 zumBeaufschlagen von Druck entlang der axialen Richtung des Erfassungs elements 4,um den ersten Presspulverring 208 komprimierend zu verformen,enthält.
[0098] Wiein 5 gezeigt ist, wirdin dem ersten Schritt der Herstellung der Elementeinheit 7 dasStiftelement 153 in die den Elementruheabschnitt 152 desSockels 151 eingeführt.In dem zweiten Schritt werden der erste Presspulverring 208 unddann der keramische Halter 106 an dem Stiftelement 153 angebracht;anschließendwird die Schutzabdeckung 125 auf eine solche Weise angeordnet,daß sieden ersten Presspulverring 208 und den keramischen Halter 106 abdeckt.
[0099] Indem dritten Schritt wird das Stiftelement 153 herausgezogen.Infolgedessen sind die Schutzabdeckung 125, der keramischeHalter 106 und der erste Presspulverring 208 schichtweiseauf dem Sockel 151 angeordnet.
[0100] Indem vierten Schritt wird das Erfassungselement durch den Öffnungsabschnitt 127 derSchutzabdeckung 125, durch den Einführungsdurchgangsabschnitt 113 deskeramischen Halters 106, durch das Elementeinführungsdurchgangsloch 115 des erstenPresspulverrings 208 und in den Elementruheabschnitt 152 aufeine solche Weise eingeführt, daß das hintereEnde (entsprechend einem hinteren Endabschnitt, an dem der Elektrodenanschlußabschnitt 30 ausgebildetist) des Erfassungselements 4 vorangeht. Das Erfassungselement 4 greiftin einen inneren Abschnitt des Sockels 151 ein, wodurchdie Position des ersten Presspulverrings 208 bezüglich desErfassungselements 4 festgelegt wird.
[0101] Wieoben beschrieben ist, wird in dem vierten Schritt das Erfassungselement 4 durchden Einführungsdurchgangslochabschnitt 113 deskeramischen Halters 106, das Elementeinführungsdurchgangsloch 115 desersten Presspulverrings 208 etc. auf eine solche Weiseeingeführt,daß dashintere Ende des Erfassungselements 4 vorangeht; somit kannein Abblätternder Schutzschicht 25, die auf dem vorderen Endabschnittdes Erfassungselements 4 gebildet ist, das sich sonst ausder Einführungsarbeitergeben könnte,wirksam unterdrücktwerden.
[0102] Abmessungendes Sockels 151 wie etwa die Tiefe des Elementruheabschnitts 152 werdenderart eingestellt, daß dierelative Position zwischen dem Erfassungselement 4 unddem ersten Presspulverring 208, wie sie durch die Einführungsarbeitunter Verwendung des Sockels 151 hergestellt wird, dierelative Position zwischen dem Erfassungselement 4 unddem ersten Presspulverring 208 wird, die zu dem Zeitpunktder Fertigstellung des Luftkraftstoffverhältnissensors 2 hergestelltist.
[0103] Anschließend wirdder keramische Halter 106 mit Druck, der auf den Sockel 151 gerichtetist, überdie Schutzabdeckung 125 mittels des Druckbeaufschlagungselements 155 beaufschlagt,wodurch der erste Presspulverring 208 mit einem axial pressendenDruck beaufschlagt wird. Eine Stoßfläche 157 des Druckbeaufschlagungselements 155 stößt gegendie Schutzabdeckung 125, um dadurch den ersten Presspulverring 208 mitDruck zu beaufschlagen. Die Stoßfläche 157 istverjüngtund weist einen offenen Winkel β (siehe 6) auf, der im wesentlichengleich dem der vorderen Kegelfläche 114 des Keramikhalters 106 ist.Mit anderen Worten wird der offene Winkel der Stoßfläche 157 desDruckbeaufschlagungselements 155 im vorhinein auf einenWert angepaßt,der im wesentlichen gleich dem des offenen Winkels γ (siehe 6) des gestuften Abschnitts 107 desmetallischen Mantels 102 ist. Infolge der Beaufschlagungdes ersten Presspulverrings 208 mit einem komprimierendenDruck durch das Druckbeaufschlagungselement 155 wird dererste Presspulverring 208 komprimiert und so verformt,daß dieQuerschnittsflächedes Elementeinführungslochs 115 verringertwird, wodurch der erste Presspulverring 208 integriertan das Erfassungselement 4 montiert wird. Auch der erstePresspulverring 208 wird komprimiert und so verformt, daß die Seitenfläche desersten Presspulverrings 208 in engen Kontakt mit der innerenUmfangsflächeder Schutzabdeckung 125 gelangt, wodurch die Schutzabdeckung 125 undder keramische Halter 106 gemeinsam mit dem ersten Presspulverring 208 integriertan das Erfassungselement 4 montiert werden.
[0104] DerBodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 wirdim vorhinein in eine Kegelgestalt geformt. Der offene Winkel desBodenabschnitts 126 wird jedoch vor Beaufschlagung vonDruck mittels des Druckbeaufschlagungselements 155 (mitanderen Worten vor dem vierten Schritt) von dem offenen Winkel β der vorderenKegelfläche 114 deskeramischen Halters 106 verschieden eingestellt. Indemein offener Winkel des Bodenabschnitts 126 der Schutzabdeckung 125 verwendetwird, der sich, gemessen vor Beaufschlagung mit Druck, von dem offenenWinkel β dervorderen Kegelfläche 114 deskeramischen Halters 106 unterscheidet, kann, selbst wennder offene Winkel β deskeramischen Halters 106 innerhalb eines zu tolerierendenBereichs variiert, die innere verjüngte Oberfläche des Bodenabschnitts 126 günstigerweisean der vorderen Kegelfläche 114 deskeramischen Halters 106 zu dem Zeitpunkt der Beaufschlagungmit Druck angebaut werden.
[0105] Indem fünftenSchritt wird die Elementeinheit 7, die eine Anordnung desersten Presspulverrings 208, des keramischen Halters 106,der Schutzabdeckung 125 und des Erfassungselements 4 ist, vondem Sockel 151 entfernt, wodurch die Elementeinheit 7 fertiggestelltwird.
[0106] Alsnächsteswird die Arbeit des Anbringens der so montierten Elementeinheit 7 (eineAnordnung des ersten Presspulverrings 208, des keramischen Halters 106,der Schutzab deckung 125 und des Erfassungselements 4)als Einheit an dem metallischen Mantel 102 beschrieben.
[0107] Zunächst wirdder zweite Presspulverring 210 an einem hinteren Endabschnittdes Erfassungselements 4 der Elementeinheit 7 angebrachtund dann nach vorn bewegt, um so auf der Rückseite des ersten Presspulverrings 208 aufzuruhen.Dann wird die Elementeinheit 7 (eine Anordnung des ersten Presspulverrings 208,des keramischen Halters 106, der Schutzabdeckung 125 unddes Erfassungselements 4), zusammen mit dem zweiten Presspulverring 210 indas Durchgangsloch des metallischen Mantels 102 auf einesolche Weise eingeführt,daß dasvordere Ende des Erfassungselements 4 als ein vorangehendesEnde dient.
[0108] Nunwird der metallische Mantel 102 mit seinem vorderen Endenach unten weisend angeordnet. Währenddas Erfassungselement 4 an einem hinteren Endabschnitt,der hinter dem zweiten Presspulverring 210 angeordnet ist,gehalten wird, wird die Elementeinheit 7 abgesenkt, bisder Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 gegenden gestuften Abschnitt 107 des metallischen Mantels 102 stößt. Aufdiese Weise kann die Elementeinheit 7 in das Durchgangsloch 109 eingeführt werden.
[0109] Dieobige Arbeit des Einführensführt dazu, daß der Bodenabschnitt 126 derSchutzabdeckung 125 mit dem gestuften Abschnitt 107 desmetallischen Mantels 102 in Eingriff gebracht wird, wodurch dieElementeinheit 7 axial in dem metallischen Mantel 102 positioniertwird. Mit anderen Worten wird der erste Presspulverring 208 mitdem gestuften Abschnitt 107 des metallischen Mantels 102 über den keramischenHalter 106 und die Schutzabdeckung 125 in Eingriffgebracht, wodurch das Erfassungselement 4 axial in denmetallischen Mantel 102 positioniert wird.
[0110] Alsnächsteswird der keramische Ärmel 6 an einenhinteren Endabschnitt des Erfassungselements 4, das indem metallischen Mantel 102 angeordnet ist, angebaut; undder zweite Presspulverring 210, der keramische Ärmel 6 undder Crimpring 112 werden schichtweise auf der Rückseitedes ersten Presspulverrings 208 angeordnet. Anschließend wird derhintere Endabschnitt 104 des metallischen Mantels 102 aufeine solche Weise gecrimpt, daß erden keramischen Ärmel 6 über denCrimpring 112 nach vorn preßt.
[0111] Mittelsder obigen Crimparbeit wird der zweite Presspulverring 210 mitDruck, der in Richtung auf den gestuften Abschnitt 107 (axialkomprimierender Druck) gerichtet ist, beaufschlagt, wodurch derzweite Presspulverring 210 komprimierend verformt wird, umdadurch das Erfassungselement 4 (Elementeinheit 7)an den metallischen Mantel 102 als Einheit anzubringen,wie in 1 gezeigt ist.
[0112] Beider Arbeit des Crimpens des hinteren Endabschnitts 104 desmetallischen Mantels 102 wird der Bodenabschnitt 126 derSchutzabdeckung 125 zwischen dem keramischen Halter 106 unddem gestuften Abschnitt 107 eingelagert, wodurch eine Gasdichtigkeitzwischen dem gestuften Abschnitt 107 und dem keramischenHalter 106 hergestellt wird.
[0113] Unterdessenwird, wenn die oben beschriebene Crimparbeit dazu führt, daß der zweitePresspulverring 210 mit einem Druck axial nach vorn beaufschlagtwird, der Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 derElementeinheit 7 ebenfalls mit Druck axial nach vorn beaufschlagt.Dementsprechend kann in Abhängigkeiteiner Größe des beaufschlagtenDrucks ein Randabschnitt des Bodenabschnitts 126 nach innenschwellen, was potentiell zum Reißen des keramischen Halters 106 führen kann.Gemäß 6 weist der keramische Halter 106 beidieser Ausführungsformjedoch die zweite Kegelfläche 171 auf,die den offenen Winkel α aufweist,der kleiner als der offene Winkel β der vorderen Kegelfläche 114 ist,wodurch ein Zwischenraum zwischen der zweiten Kegelfläche 171 undder inneren Umfangsflächeder Schutzabdeckung 125 gebildet wird. Somit wird, selbstwenn der Randabschnitt des Bodenabschnitts 126 infolgedes Umstandes nach innen schwillt, daß der zweite Presspulverring 210 komprimiertwird, währenddie Elementeinheit 7 mit dem gestuften Abschnitt 107 desmetallischen Mantels 102 in Eingriff gebracht wird, esunwahrscheinlich, daß dergeschwollene Abschnitt den keramischen Halter 106 (diezweite Kegelfläche 171)berührt,wodurch das oben erwähnteAuftreten von Rissen wirksam unterdrückt wird.
[0114] DieMontage der Elementeinheit 7 und sonstiger Elemente wieetwa des keramischen Ärmels 6 unddes metallischen Mantels 102 ergibt einen Zwischenaufbau 105. 7 ist eine perspektivischeAnsicht des Zwischenaufbaus 105. 7 zeigt den Zwischenaufbau 105,der den Außenschutz 42 beinhaltet.
[0115] EinAnbringen verschiedener Elemente wie etwa der Leitungsrahmen 10,des isolierenden Kontaktelements 82 und des Ärmels 44 anden Zwischenaufbau 105 ergibt den Luftkraftstoffverhältnissensor 2,der in 1 gezeigt ist.
[0116] EineEntsprechung von Komponenten, die in der vorliegenden Ausführungsformauftauchen, mit solchen, die in den Ansprüchen auftauchen, ist wie folgt:Das Erfassungselement 4 entspricht dem plattenartigen Erfassungselement;der erste Presspulverring 208 entspricht dem Presspulverring;der keramische Halter 106 entspricht dem isolierenden Halter;eine Anordnung der ersten Pulverschicht 108 (erster Presspulverring 208),des keramischen Halters 106 und der Schutzabdeckung 125 entspricht demFlanschbereich; und die zweite Pulverschicht 110 entsprichtdem Füllelement.
[0117] EineEntsprechung von Schritten, die bei der vorliegenden Ausführungsformauftauchen, mit solchen, die in den Ansprüchen auftauchen, ist wie folgt: DerSchritt des Einführensdes Erfassungselements 4 durch die Schutzabdeckung 125,durch den keramischen Halter 106 und durch den ersten Presspulverring 208 indem vierten Schritt der Herstellung der Elementeinheit 7 entsprichtdem ersten Schritt; der Schritt des Beaufschlagens des ersten Presspulverrings 208 miteinem axial komprimierenden Druck mittels des Druckbeaufschlagungselements 155 in demvierten Schritt der Herstellung der Elementeinheit 7 entsprichtdem zweiten Schritt; und der Schritt des Einführens der Elementeinheit 7 indas Durchgangsloch 109 des metallischen Mantels 102,um dadurch den ersten Presspulverring 208 mit dem gestuftenAbschnitt 107 überden Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 undden keramischen Halter 106 in Eingriff zu bringen, entsprichtdem dritten Schritt.
[0118] Gemäß dem obenbeschriebenen Verfahren zur Herstellung des Luftkraftstoffverhältnissensors 2 wirdin dem vierten Schritt der Herstellung der Elementeinheit 7 dasErfassungselement 4 durch den Öffnungsabschnitt 127 derSchutzabdeckung 125, durch den Einführungsdurchgangslochabschnitt 113 deskeramischen Halters 106 und durch das Elementeinführungsdurchgangsloch 115 desersten Presspulverrings 208 auf eine solche Weise eingeführt, daß das hintereEnde (das einem hinteren Endabschnitt entspricht, an dem der Elektrodenanschlußabschnitt 30 gebildetist) des Erfassungselements 4 als ein vorangehendes Endedient. Somit wird bei der Arbeit des Einführens des Erfassungselements 4 dieSchutzschicht 25, die auf dem vorderen Endabschnitt desErfassungselements 4 gebildet ist, nicht von der Schutzabdeckung 125,des keramischen Halters 106 oder des ersten Presspulverrings 208 zerkratzt.
[0119] Somitkann in dem Prozess des Herstellens eines Sensors, wenn die Schutzabdeckung 125,der keramische Halter 106 und der erste Presspulverring 208 integriertan dem Erfassungselement 4 montiert werden, um auf demErfassungselement 4 einen Eingriffsbereich zu bilden, derzum Eingriff mit dem gestuften Abschnitt 107 des metallischenMantels 102 vorgesehen ist, ein Auftreten von Abblättern der Schutzschicht 25 verhindertwerden.
[0120] Indem vierten Schritt wird ein Druck beaufschlagt, um so den erstenPresspulverring 208 komprimierend zu verformen, so daß die Querschnittsfläche desElementeinführungsdurchgangslochs 115 verringertwird, wodurch der erste Presspulverring 208 und die Schutzabdeckung 125 alsEinheit an dem Erfassungselement 4 angebracht werden. Der somontierte erste Presspulverring 208 und die Schutzabdeckung 125 können alsein Eingriffsbereich verwendet werden, der seitlich von der Seitenfläche desErfassungselements 4 hervorsteht.
[0121] Wenndas Erfassungselement 4 als ein Abschnitt der Elementeinheit 7 indem Durchgangsloch des metallischen Mantels 102 angeordnetwerden soll, positioniert ein Eingriff des ersten Presspulverrings 208,des keramischen Halters 106 und der Schutzabdeckung 125 mitdem gestuften Abschnitt 107 das Erfassungselement axialin dem metallischen Mantel 102. So ein Positionieren desErfassungselements in dem metallischen Mantel 102 beseitigtdas Erfordernis, ein Glasdichtungsmaterial zu verwenden, wodurchein Abfall der Sensorherstellungseffizienz verhindert wird, dersonst aus einer Verwendung eines Wärmeverarbeitens bei hoher Temperaturresultieren könnte.
[0122] Beidem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann, wenndas Erfassungselement 4, an das der erste Presspulverring 208 und dergleichenintegriert montiert ist, in dem Durchgangsloch 109 desmetallischen Mantels 102 positioniert werden soll, dasErfassungselement 4 in dem Durchgangsloch 109 desmetallischen Mantels 102 ungeachtet seiner Winkelausrichtung(eine Winkelstellung um seine Achse) angeordnet werden. Deshalbbesteht kein Erfordernis, das Erfassungselement 4 auf einevorbestimmte Winkelausrichtung einzustellen, wodurch die Arbeitdes Anbringens des Erfassungselements 4 einen metallischenMantel 102 erleichtert wird.
[0123] DieAbmessungen der Elementeinheitsherstellungshilfsvorrichtung 150 sindso festgelegt, daß dierelative Position zwischen dem Erfassungselement 4 unddem ersten Presspulverring 208 (oder der Schutzabdeckung 125),wie sie währendder Montage auf dem Sockel 151 festgestellt wird, im wesentlichengleich der relativen Position zwischen dem Erfassungselement 4 unddem ersten Presspulverring 208 (oder der Schutzabdeckung 125)wird, wie sie bei der Fertigstellung des Luftkraftverhältnissensors 2 festgestelltwird.
[0124] Somitkann, wenn das Erfassungselement 4, an das der erste Presspulverring 208 unddie Schutzabdeckung 125 integriert montiert werden, anden metallischen Mantel 102 angebracht werden sollen, einEingriff der Schutzabdeckung 125 mit dem gestuften Abschnitt 107 eineangemessene axiale relative Position zwischen dem Erfassungselement 4 und demmetallischen Mantel 102 herstellen. Dieses Vorgehen vereinfachtein Positionieren (axiales Positionieren) des Erfassungselements 4 bezüglich desmetallischen Mantels 102, wodurch die Arbeit weniger kompliziertwird.
[0125] Beider vorliegenden Ausführungsformwird zusätzlichzu dem ersten Presspulverring 208 die Schutzabdeckung 125 integriertan das Erfassungselement 4 montiert, so daß der erstePresspulverring 208 und die Presspulverabdeckung 125 alsein Eingriffsbereich des Erfassungselements 4 verwendet werdenkönnen.Im Vergleich mit einem Eingriffsbereich, der lediglich von dem erstenPresspulverring 208 verwirklicht wird, zeigt der Eingriffsbereich,der aus dem ersten Presspulverring 208 und der Schutzabdeckung 125 zusammengesetztist, eine größere Festigkeitauf, wodurch ein Auftreten von Bruch wie etwa Reißen oderSplittern beim Ablauf des Herstellens eines Sensors verhindert wird.
[0126] Fernerist bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsformdie Schutzabdeckung 125 auf eine solche Weise angeordnet,daß siedie Seitenflächedes ersten Presspulverrings 208 abdeckt (umgibt). Somitwird, wenn der erste Presspulverring 208 durch Gebrauchder Elementeinheitsherstellungshilfsvorrichtung 150 komprimierendverformt wird, ein Gebrauch eines Elements zum Umgeben der Seitenfläche erstenPresspulverrings 208 unnötig. Somit kann die Strukturder Elementeinheitsherstellungshilfsvorrichtung 150 vereinfachtwerden, wodurch die Kosten des Herstellens eines Sensors verringertwerden.
[0127] Indem LuftkraftstoffverhältnisSensor 2 ist der Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125, deraus einem metallischen Material gebildet ist, zwischen dem keramischenHalter 106 und dem metallischen Mantel 102 (genauergesagt dem gestuften Abschnitt 107) angeordnet. Der soangeordnete Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 übernimmtdie Funktion einer Dichtung, die eine Bildung eines Zwischenraumszwischen dem keramischen Halter 106 und dem metallischenMantel 102 (genauer gesagt dem gestuften Abschnitt 107)verhindert, wodurch eine Gasdichtigkeit eines Sensors verbessertwird.
[0128] Fernerwird gemäß dem Verfahrenzum Herstellen eines Sensors der vorliegenden Erfindung, nachdemder erste Presspulverring 208 integriert an das Erfassungselement 4 mon tiertist, der ringförmigezweite Presspulverring 210 an das Erfassungselement 4 angebaut,so daß derzweite Presspulverring 210 von dem ersten Presspulverring 208 gestützt werdenkann. Mit anderen Worten wird, wenn der zweite Presspulverring 210 aneinen hinteren Endabschnitt des Erfassungselements 4 angebautwird, währenddas vordere Ende des Erfassungselements 4 nach unten zeigt,der zweite Presspulverring 210 um das Erfassungselement 4 herumangeordnet, währender auf dem ersten Presspulverring 208 aufruht.
[0129] Indem Fall, in dem in einem Stadium vor Anordnung des Erfassungselements 4 indem Durchgangsloch 109 des metallischen Mantels 102 die zweitePulverschicht 110 um das Erfassungselement wie oben beschriebenherum angeordnet werden kann, kann der Zustand der Anordnung deszweiten Presspulverrings 210 bezüglich des Erfassungselements 4 ohneweiteres überprüft werden,so daß der zweitePresspulverring 210 in einem angemessenen Zustand angeordnetwerden kann.
[0130] Fernerergibt eine Verwendung der zweiten Pulverschicht 110 (zweiterPresspulverring 210) die folgende Wirkung. Zusätzlich zudem Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 wirddie zweite Pulverschicht 110 dazu gebracht, den Raum zwischen demErfassungselement 4 und dem metallischen Mantel 102 unterDruck zu füllen,wodurch eine Gasdichtigkeit zwischen dem Erfassungselement 4 und demmetallischen Mantel 102 wirksam verbessert wird.
[0131] Während dievorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine Ausführungsformbeschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Dievorliegende Erfindung kann in verschiedenen anderen Formen ausgeführt werden.
[0132] Beispielsweisekann der Schutzbereich, der den Erfassungsabschnitt des Erfassungselements abdeckt,integriert mit der Schutzabdeckung ausgebildet werden. 8 ist eine Schnittansicht,die einen Gesamtaufbau eines zweiten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 160 zeigt,der eine zweite Schutzabdeckung 161 beinhaltet, die soaufgebaut ist, daß dieSchutzabdeckung und der Schutzbereich miteinander integriert ausgebildetsind.
[0133] Derzweite Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 160 ist ähnlich demVollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 2 deroben beschriebenen Ausführungsform(nachfolgend kann auf sie als erste Ausführungsform Bezug genommen werden)mit der Ausnahme aufgebaut, daß dieSchutzabdeckung 125 und der Innenschutz 43 durchdie zweite Schutzabdeckung 161 ersetzt sind, und daß der Außenschutz 42 durcheinen zweiten Außenschutz 165 ersetztist. In 8 sind Elemente,die gemeinsam mit der ersten Ausführungsform verwendet werden,durch gemeinsame Bezugszeichen bezeichnet.
[0134] Diezweite Schutzabdeckung 161 beinhaltet einen Abdeckungsabschnitt 162,der eine Form ähnlichder der oben erwähntenSchutzabdeckung 125 aufweist, und einen Schutzabschnitt 163,der sich von dem Abdeckungsabschnitt 162 aus nach vornerstreckt. Der Abdeckungsabschnitt 162 beinhaltet einenabdeckungsseitigen Eingriffsabschnitt 164, der dem Bodenabschnitt 126 derSchutzabdeckung 125 bei der ersten Ausführungsform entspricht.
[0135] DerSchutzabschnitt 163 erstreckt sich von einem Öffnungsabschnittdes abdeckungsseitigen Eingriffsabschnitts 164 aus nachvorn und weist eine rohrförmigeForm auf, deren vorderes Ende geschlossen ist. Der Schutzabschnitt 163 weistmehrere Lochabschnitte auf, die an einem Seitenwandabschnitt ausgebildetsind, um ein Durchtreten von Gas zu ermöglichen, das gemessen werdensoll. Der Außendurchmesser desSchutzabschnitts 163 ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmessereines vorderseitigen Öffnungsabschnittsdes Durchgangslochs 109 des metallischen Mantels 102,und er ist kleiner als der des Innenschutzes 43 bei derersten Ausführungsform.
[0136] Alsnächstesnimmt der zweite Außenschutz 165 eineGestalt an, die im wesentlichen ähnlichder des Außenschutzes 42 beider ersten Ausführungsformist, und ist hinsichtlich seines Außendurchmessers kleiner alsder Außenschutz 42.
[0137] Beidem Ablauf des Herstellens des zweiten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 160 wirdin einem Schritt, der dem zweiten Schritt bei der Herstellung derElementeinheit bei der ersten Ausführungsform entspricht, diezweite Schutzabdeckung 161 so angeordnet, daß der Schutzabschnitt 162 die Seitenfläche desersten Presspulverrings 208 und die Seitenfläche deskeramischen Halters 106 abdeckt, und so daß der Schutzabschnitt 163 denErfassungsabschnitt 8 des Erfassungselements 4 abdeckt.
[0138] Gemäß dem Verfahrenzum Herstellen eines Sensors, in dem die zweite Schutzabdeckung 161, dieso aufgebaut ist, daß derAbdeckungsabschnitt 162 und der Schutzabschnitt 163 miteinanderintegriert ausgebildet sind, verwendet wird, können die Arbeit des Anordnensdes Schutzabschnitts 162 an einer Position einer Abdeckungder Seitenflächedes ersten Presspulverrings 208 und die Arbeit des Anordnensdes Schutzabschnitts 163 an einer Position des Abdeckensdes Erfassungsabschnitts 8 des Erfassungselements 4 gleichzeitigin einem einzigen Betriebsschritt durchgeführt werden. Im Vergleich mit demFall, in dem die Schutzabdeckung und der Schutzbereich einzeln bereitgestelltwerden, kann eine Verwendung der zweiten Schutzabdeckung 161, dieso aufgebaut ist, daß derSchutzabschnitt und der Abdeckungsabschnitt miteinander integriertausge bildet sind, die Anzahl von Arbeitsschritten in dem Ablaufdes Herstellens eines Sensors verringern.
[0139] Weilin einem Zwischenstadium der Herstellung eines Sensors das Erfassungselement 4 abgedecktund mit dem Schutzabschnitt 163 geschützt ist, kann ein Bruch desErfassungselements 4 im anschließenden Herstellungsgang verhindertwerden. Insbesondere kann, wenn das Erfassungselement 4 indem Durchgangsloch 109 des metallischen Mantels 102 anzuordnenist, ein versehentlicher Kontakt zwischen dem Erfassungselement 4 unddem metallischen Mantel 102 verhindert werden. Deshalberfordert die Arbeit des Anbringens des Erfassungselements 4 andem metallischen Mantel 102 keine besondere Aufmerksamkeit,um einen Kontakt zwischen dem Erfassungselement 4 und demmetallischen Mantel 102 zu vermeiden, wodurch die Anbringungsarbeitweniger kompliziert wird.
[0140] Fernerkann im Vergleich mit dem Fall, in dem die Schutzabdeckung und derSchutzbereich einzeln vorgesehen sind, eine Verwendung der zweitenSchutzabdeckung 161, die so aufgebaut ist, daß der Abdeckungsabschnitt 162 undder Schutzabschnitt 163 miteinander integriert ausgebildetsind, die Anzahl von Komponentenelementen eines Sensors reduzieren,wodurch die Kosten der Herstellung von Komponenten gekürzt undsomit die Herstellungskosten des Sensors verringert werden.
[0141] Indem zweiten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 160 beinhaltetdie zweite Schutzabdeckung 161 den abdeckungsseitigen Eingriffsabschnitt 164,der zum Eingriff mit dem gestuften Abschnitt 107 des metallischenMantels 102 vorgesehen ist, wodurch der Abdeckungsabschnitt 162 daran gehindertwird, nach vorn aus dem metallischen Mantel 102 herauszufallen.Der Schutzabschnitt 163, der mit dem Abdeckungsabschnitt 162 integriertausgebildet ist, fällt vondem metallischen Mantel 102 nicht herab, sofern er nichtvon dem Abdeckungsabschnitt 162 abgeschnitten wird.
[0142] Somitweist im Vergleich mit dem Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 2,in dem der Innenschutz 43 mit dem metallischen Mantel 102 mittelsSchweißensoder dergleichen verbunden ist, der zweite Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 160 einesolche Struktur auf, daß derSchutzabschnitt 163 kaum abfällt, wodurch ein Abfallen des Schutzbereichs 163 verhindertwird, das sich sonst aufgrund eines Einflusses einer äußeren Kraftergeben könnte.Deshalb kann das Erfassungselement zuverlässig mittels des Schutzabschnitts 163 geschützt werden.
[0143] Selbstwenn der zweite Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 160 ineiner Umgebung verwendet wird, in der eine äußere Kraft dazu neigt, auf dasErfassungselement 4 einzuwirken, kann der Schutzabschnittdas Erfassungselement 4 vor dem Einfluß einer äußeren Kraft schützen, sodaß der zweiteVollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 160 sichfür Anwendungeneignet, die eine hohe Gasdichtigkeit erfordern.
[0144] EinSensor einer anderen Ausführungsform verwendeteine Schutzabdeckung, deren Bodenabschnitt die Form einer Ebeneannimmt, die in einem Stadium rechtwinklig zu der axialen Richtungist, bevor der Talkring komprimiert wird, um dadurch an dem Erfassungselementintegriert montiert zu werden. Mit anderen Worten ist, gemäß 5, in einem Stadium vordem vierten Schritt bei der Herstellung der Elementeinheit die Gestaltdes Bodenabschnitts der Schutzabdeckung nicht auf eine Kegelgestaltbeschränkt,sondern kann jede Gestalt annehmen, solange, wenn die Elementeinheitfertiggestellt wird, die Gestalt des Bodenabschnitts sich zum Eingriffmit dem gestuften Abschnitt des metallischen Mantels eignet.
[0145] Vorzugsweiseist ein metallisches Material, das zum Bilden der Schutzabdeckungverwendet wird, elastisch verformbar, und kann eine Verwendung ineiner Hochtemperaturumgebung aushalten.
[0146] Beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Material,das dazu verwendet wird, die erste Pulverschicht 108 zubilden, die dem ersten Presspulverring 208 entspricht,und die zweite Pulverschicht 110, die dem zweiten Presspulverring 210 entspricht,nicht auf Talkpulver beschränkt.Beispielsweise kann ein Hexagonalsystem-Bornitritpulver verwendet werden.
[0147] Derkeramische Halter, der auf eine solche Weise angeordnet ist, daß er dasErfassungselement von allen radialen Richtungen her umgibt, istnicht auf jene beschränkt,die mehrere Kegelflächen(die vordere Kegelfläche 114,die zweite Kegelfläche 171)an der Vorderseite aufweist, wie der keramische Halter 106 derersten Ausführungsform. 9 ist eine Schnittansicht,die den Gesamtaufbau eines dritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 200 zeigt, dereinen zweiten keramischen Halter 206 beinhaltet, der eineeinzelne Kegelflächeaufweist, die an der Vorderseite desselben ausgebildet ist. 10 ist eine vergrößerte Schnittansichteines Abschnitts des dritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 200,in dem der zweite keramische Halter 206 angeordnet ist.
[0148] Manbeachte, daß derdritte Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 200 durchErsetzen des keramischen Halters 106 des Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 2 derersten Ausführungsformmit dem zweiten keramischen Halter 206 aufgebaut werdenkann. In 9 und 10 sind Elemente, die mitjenen der ersten Ausführungsformidentisch sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet.
[0149] Derzweite keramische Halter 206 ist in einer ringförmigen Formausgebildet, die einen sich axial erstreckenden Einführungsdurchgangslochabschnitt aufweist.Eine einzelne Kegelfläche 214 istan der Vorderseite des zweiten keramischen Halters 206 ausgebildet.Die Kegelfläche 214 weistnach vorn und ihr Durchmesser nimmt nach vorn hin ab. Man beachte,daß derzweite keramische Halter 206 mit der Ausnahme der Vorderseiteauf dieselbe Weise wie der erste keramische Halter 106 ausgebildetist.
[0150] Dergestufte Abschnitt 107 des metallischen Mantels 102 desdritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 200 weisteine Kegelflächeauf, die bezüglicheiner sich rechtwinklig zu der axialen Richtung erstreckenden Ebenegeneigt ist. Die Kegelflächeweist nach hinten und der Durchmesser nimmt nach hinten zu. Deroffene Winkel γ derKegelfläche desgestuften Abschnitts 107 ist eingestellt auf 120 Grad.Der offene Winkel β dereinzelnen Kegelfläche 214 deszweiten keramischen Halters ist auf 90 Grad eingestellt. Das heißt, deroffene Winkel β dereinzelnen Kegelfläche 214 deszweiten keramischen Halters 206 ist auf einen Winkel eingestellt,der kleiner ist als der offene Winkel γ des gestuften Abschnitts 107 desmetallischen Mantels 102.
[0151] Deshalbwird, wenn der Flanschbereich (die pulvergepresste Füllschicht 108,der zweite keramische Halter 206 und die Schutzabdeckung 125)an das Erfassungselement montiert wird, ein ringförmiger Zwischenraum 129,der sich entlang der inneren Umfangsoberfläche der Schutzabdeckung 125 erstreckt,zwischen der einzelnen Kegelfläche 214 des zweitenkeramischen Halters 206 und der inneren Umfangsfläche einesVerbindungsabschnitts zwischen dem Bodenabschnitt 126 unddem Seitenabschnitt 128 der Schutzabdeckung 125 gebildet.
[0152] Wieoben beschrieben ist, wird aufgrund der Verwendung des zweiten keramischenHalters 206, der den Zwischenraum 129 zwischender Kegelfläche 214 deszweiten keramischen Halters 206 und der inneren Umfangsfläche derSchutzabdeckung 125 bildet, selbst wenn die Schutzabdeckung 125 teilweiseschwillt bzw. ausbeult und sich nach innen in der Nachbarschaftdes Verbindungsabschnitts zwischen dem Bodenabschnitt 126 unddem Seitenabschnitt 128 der Schutzabdeckung 125 einwärts verformt,der geschwollene und verformte Abschnitt daran gehindert, mit demzweiten keramischen Halter 206 in Kontakt zu gelangen.
[0153] Dementsprechendbricht aufgrund des Verfahrens zum Herstellen des dritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 200,der den zweiten keramischen Halter 206 beinhaltet, selbstwenn die Schutzabdeckung 125 im Laufe eines Herstellungsablaufssich verformt, der zweite keramische Halter 206 nicht aufgrundder Verformung, wodurch die auftretende Rate fehlerhafter Produkteniedriger gemacht werden kann, und somit kann die Produktionseffizienzvon Sensoren verbessert werden.
[0154] Zusammenfassendgesagt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einesSensors, bei dem erstens ein plattenartiges Erfassungselement durchein Elementeinführungsdurchgangsloch einerersten Pulverschicht in Form eines ersten Presspulverrings geführt wird.Zweitens wird ein Flanschbereich, der wenigstens den ersten Presspulverring umfasst,an dem plattenartigen Erfassungselement integriert montiert, indemein axial komprimierender Druck auf den ersten Presspulverring ausgeübt wird, umso den ersten Presspulverring komprimierend zu verformen, so dassdie Querschnittsflächedes Elementeinführungsdurchgangslochesverringert wird. Drittens wird der Flanschbereich direkt oder über ein Zwischenelementmit einem Stufenabschnitt eines metallischen Mantels dann in Eingriffgebracht, wenn das plattenartige Erfassungselement in einem Durchgangslochdes metallischen Mantels angeordnet wird. Somit wird die Arbeitdes Anbringens des Erfassungselements an dem metallischen Mantelvereinfacht und erleichtert.
2 Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 4 Erfassungselement 8 Erfassungsabschnitt 30,31,32,34,36 Elektrodenanschlußabschnitt 102 metallischerMantel 106 keramischerHalter 107 gestufterAbschnitt 108 erstePulverschicht 109 Durchgangsloch 110 zweitePulverschicht 125 Schutzabdeckung 126 Bodenabschnitt 160 zweiterVollbereichsluftkraftstoffverhält nissensor 161 zweiteSchutzabdeckung 162 Abdeckungsabschnitt 163 Schutzabschnitt 164 abdeckungsseitigerEingriffsabschnitt 200 dritterVollbereichsluftkraftstoffverhält nissensor 206 zweiterkeramischer Halter 208 ersterPresspulverring 210 zweiterPresspulverring

权利要求:
Claims (16)
[1] Verfahren zum Herstellen eines Sensors, umfassend: einplattenartiges Erfassungselement (4), das die Gestalt einersich axial erstreckenden Platte annimmt und einen Erfassungsabschnitt(8), der an einem vorderen Endabschnitt ausgebildet ist,der auf ein zu messendes Objekt gerichtet ist, und einen Elektrodenanschlussabschnitt(30, 31, 32, 34, 36)aufweist, der an einem hinteren Endabschnitt ausgebildet ist; einenFlanschbereich (106, 108, 125), der aufeine solche Weise an das plattenartige Erfassungselement (4)integriert montiert ist, daß erdas plattenartige Erfassungselement (4) umgibt; und einenmetallischen Mantel (102), der ein sich axial erstreckendesDurchgangsloch (109), um dem plattenartigen Erfassungselement(4) zu ermöglichen,sich durch den metallischen Mantel (102) hindurch zu erstrecken,und einen Stufenabschnitt (107) aufweist, der sich voneiner Wandflächedes Durchgangslochs (109) radial einwärts erstreckt und der dazueingerichtet ist, mit dem Flanschbereich (106, 108, 125)in Eingriff gebracht zu werden; wobei der Flanschbereich (106, 108, 125)wenigstens eine erste Pulverschicht (108) in Form einesersten Presspulverrings (208) umfaßt, die an das plattenartigeErfassungselement (4) integriert montiert ist; und wobeidas Verfahren umfaßt: einenersten Schritt, in dem das plattenartige Erfassungselement (4)durch ein Elementeinführungsdurchgangsloch(115) des ersten Presspulverrings (208) eingeführt wird,und der erste Presspulverring (208) entlang einer axialenRichtung des plattenartigen Erfassungselements (4) angeordnetwird, wobei eine Querschnittsflächedes Elementeinführungsdurchgangslochs(115), gemessen im Schnitt in einer sich rechtwinklig zuder axialen Richtung erstreckenden Ebene, größer ist als die des plattenartigenErfassungselements (4) bei Vergleich in einem Stadium vorEinführungdes plattenartigen Erfassungselements (4) durch den erstenPresspulverring (208); einen zweiten Schritt, in demder Flanschbereich (106, 108, 125) einschließlich wenigstensdes ersten Presspulverrings (208) an das plattenartigeErfassungselement (4) integriert montiert wird, indem der erstePresspulverring (208) mit einem axial komprimierenden Druckbeaufschlagt wird, um so den ersten Presspulverring (208)komprimierend zu verformen, so daß die Querschnittsfläche desElementeinführungsdurchgangslochs(115) verringert wird; und einen dritten Schritt,in dem der Flanschbereich (106, 108, 125),direkt oder überein Zwischenelement, mit dem Stufenabschnitt (107) desmetallischen Mantels (102) dann in Eingriff gebracht wird,wenn das plattenartige Erfassungselement (4) in dem Durchgangsloch(109) des metallischen Mantels (102) angeordnetwird, um dadurch das plattenartige Erfassungselement (4)in dem Durchgangsloch (109) axial zu positionieren, wobeidas Zwischenelement einen hohlen Abschnitt aufweist, dessen Größe genügend groß ist, damitsich das plattenartige Erfassungselement (4) um eine sichaxial erstreckende Mittelachse innerhalb des hohlen Abschnitts drehenkann.
[2] Verfahren zum Herstellen eines Sensors nach Anspruch1, wobei der Flanschbereich (106, 108, 125)ferner eine rohrförmigeSchutzabdeckung (125) umfasst, die eine Seitenfläche desersten Presspulverrings (208) abdeckt; in dem erstenSchritt, wenn das plattenartige Erfassungselement (4) durchdas Elementeinführungsdurchgangsloch(115) des ersten Presspulverrings (208) eingeführt werdensoll, die Schutzabdeckung (125) an einer Position angeordnetist, an der die Schutzabdeckung (125) die Seitenfläche desersten Presspulverrings (208) abdeckt; und in demzweiten Schritt der erste Presspulverring (208) mit demkomprimierenden Druck beaufschlagt wird, um so den ersten Presspulverring(208) komprimierend zu verformen, so daß die Querschnittsfläche desElementeinführungsdurchgangslochs(115) verringert wird und so daß ein Zwischenraum zwischen demersten Presspulverring (208) und der Schutzabdeckung (125)beseitigt wird, wodurch der Flanschbereich (106, 108, 125),der den ersten Presspulverring (208) und die Schutzabdeckung(125) beinhaltet, an das plattenartige Erfassungselement(4) integriert montiert wird.
[3] Verfahren zum Herstellen eines Sensors nach Anspruch2, wobei der Flanschbereich (106, 108, 125)ferner einen isolierenden Halter (106) umfasst, der aneiner Vorderseite des ersten Presspulverrings (208) angeordnet ist,eine ringförmigeGestalt annimmt und aus einem isolierenden Material gebildet ist; dieSchutzabdeckung (125) aus einem metallischen Material gebildetist und einen Seitenabschnitt (128) beinhaltet, der solcheine rohrförmigeGestalt aufweist, dass die Seitenfläche des ersten Presspulverrings (208)und eine Seitenflächedes isolierenden Halters (106) abgedeckt werden, und einenBodenabschnitt (126) beinhaltet, der gegen eine vordere Endabschnittsfläche desisolierenden Halters (106) stößt; der isolierende Halter(106) einen Einführungsdurchgangslochabschnitt(113) aufweist, dessen Querschnittsfläche, gemessen im Schnitt ineiner sich rechtwinklig zu der axialen Richtung erstreckenden Ebene,größer alsdie des plattenartigen Erfassungselements (4) ist; derBodenabschnitt (126) der Schutzabdeckung (125)einen Öffnungsabschnitt(127) aufweist, dessen Querschnittsfläche, gemessen im Schnitt ineiner sich rechtwinklig zu der axialen Richtung erstreckenden Ebene,größer alsdie des plattenartigen Erfassungselements (4) ist; indem ersten Schritt der erste Presspulverring (208) undder isolierende Halter (106) mit der Schutzabdeckung (125)abgedeckt werden, so daß derBodenabschnitt (126) der Schutzabdeckung (125)an der Vorderseite des isolierenden Halters (125) angeordnet istund das plattenartige Erfassungselement (4) durch den Öffnungsabschnitt(127) des Bodenabschnitts (126) der Schutzabdeckung(125), durch den Einführungsdurchgangslochabschnitt(113) des isolierenden Halters (106) und durchdas Elementeinführungsdurchgangsloch(115) des ersten Presspulverrings (208) eingeführt wird;und in dem zweiten Schritt der axial komprimierende Druck beaufschlagtwird, um so den ersten Presspulverring (208) komprimierendzu verformen und um so den Flanschbereich (106, 108, 125),der den ersten Presspulverring (208), den isolierendenHalter (106) und die Schutzabdeckung (125) beinhaltet,an das plattenartige Erfassungselement (4) integriert zu montieren.
[4] Verfahren zum Herstellen eines Sensors nach Anspruch3, wobei der Stufenabschnitt (107) des metallischenMantels (102) eine Kegelfläche aufweist, die so verjüngt ist, daß der Durchmessersich nach hinten vergrößert; dievordere Endabschnittsflächedes isolierenden Halters (106) wenigstens eine Kegelfläche (114)beinhaltet, die so verjüngtist, daß derDurchmesser nach vorn abnimmt; der Bodenabschnitt (126)der Schutzabdeckung (125) einen Winkel annimmt, der vondem der Kegelfläche(114) des isolierenden Halters (106) in einem Stadium,bevor die Schutzabdeckung (125) auf eine solche Weise angeordnetist, daß sieden ersten Presspulverring (208) und den isolierenden Halter (106)abdeckt, verschieden ist; und in dem zweiten Schritt der axialkomprimierende Druck so beaufschlagt wird, daß der erste Presspulverring(208) komprimierend verformt wird, und so daß der Bodenabschnitt(126) der Schutzabdeckung (125) verformt wird,so daß derBodenabschnitt (125) einen Winkel annimmt, der im Wesentlichengleich dem der Kegelfläche(114) des isolierenden Halters (106) ist, wodurchder Flanschbereich (106, 108, 125) andem plattenartigen Erfassungselement (4) integriert montiertwird.
[5] Verfahren zum Herstellen eines Sensors nach Anspruch3 oder 4, wobei der isolierende Halter (106) in der Schutzabdeckung(125) auf eine solche Weise angeordnet wird, daß ein ringförmiger Spaltzwischen dem isolierenden Halter (106) und einem Eckabschnittgebildet wird, der den Bodenabschnitt (126) und den Seitenabschnitt(128) der Schutzabdeckung (125) verbindet.
[6] Verfahren zum Herstellen eines Sensors nach einemder Ansprüche2 bis 4, wobei der Sensor ferner einen Schutzbereich (163)umfasst, der auf eine solche Weise ausgebildet ist, daß der vordereEndabschnitt des plattenartigen Erfassungselements (4),an dem der Erfassungsabschnitt (8) ausgebildet ist, abgedecktist; die Schutzabdeckung (125) einen abdeckungsseitigenEingriffsabschnitt (164) aufweist, der zum Eingriff mitdem Stufenabschnitt (107) des metallischen Mantels (102)vorgesehen und integriert mit dem Schutzbereich (163) ausgebildetist; und in dem ersten Schritt die Schutzabdeckung (125),die integriert mit dem Schutzbereich (163) ausgebildet ist,dazu gebracht wird, die Seitenflächedes ersten Presspulverrings (208) abzudecken, und der Schutzbereich(163) dazu gebracht wird, den Erfassungsabschnitt (8)des plattenartigen Erfassungselements (4) abzudecken.
[7] Verfahren zum Herstellen eines Sensors nach einemder Ansprüche1 bis 5, wobei das plattenartige Erfassungselement (4)eine Schutzschicht (25) aufweist, die an wenigstens einerOberflächeeiner Elektrode des vorderen Endabschnitts ausgebildet ist, wobeidie Oberflächeder Elektrode gegenübereinem zu messenden Objekt freiliegt; und in dem ersten Schrittdas plattenartige Erfassungselement (4) durch das Elementeinführungsdurchgangsloch(115) des ersten Presspulverrings (208) auf einesolche Weise eingeführtwird, daß derhintere Endabschnitt des plattenartigen Erfassungselements (4)als ein vorangehender Abschnitt dient.
[8] Verfahren zum Herstellen eines Sensors nach einemder Ansprüche1 bis 6, wobei der Sensor ferner eine zweite Pulverschicht(110) in Form eines zweiten Presspulverrings (210)umfasst, die auf solch eine Weise angeordnet ist, daß sie einenAbschnitt des plattenartigen Erfassungselements (4), deran der Rückseitedes Flanschbereichs (106, 108, 125) angeordnetist, umgibt; in dem dritten Schritt das plattenartige Erfassungselement(4) in dem Durchgangsloch (109) des metallischenMantels (102) angeordnet wird, so daß der zweite Presspulverring(210) um den Abschnitt des plattenartigen Erfassungselements(4) herum angeordnet ist, der sich an der Rückseitedes Flanschbereiches (106, 108, 125)befindet; und, nachdem der dritte Schritt durchgeführt wurde,der zweite Presspulverring (210) mit einem Druck, der aufden Stufenabschnitt (107) des metallischen Mantels (102)gerichtet ist, beaufschlagt wird, um so einen Raum zwischen demplattenartigen Erfassungselement (4) und dem metallischenMantel (102) mit dem zweiten Presspulverring (210)zu füllen,wobei die zweite Pulverschicht (110) gebildet wird, umso eine gasdichte Dichtung zwischen dem plattenartigen Erfassungselement(4) und dem metallischen Mantel (102) herzustellen.
[9] Sensor, umfassend: ein Erfassungselement (4),das einen Erfassungsabschnitt (8) aufweist, der an einemvorderen Endabschnitt ausgebildet ist, der auf ein zu messendes Objektgerichtet ist, und einen Elektrodenanschlussabschnitt (31, 31, 32, 34, 36),der an einem hinteren Endabschnitt ausgebildet ist; eine erstePulverschicht (108) und eine zweite Pulverschicht (110),die in Umfangsrichtung einen Abschnitt des plattenartigen Erfassungselements(4) abdecken, der zwischen dem Erfassungsabschnitt (8)und dem Elektrodenanschlußabschnitt(30, 21, 32, 34, 36)angeordnet ist; und einen metallischen Mantel (102),der ein Durchgangsloch (109) zur Aufnahme der ersten Pulverschicht(108) und der zweiten Pulverschicht (110) aufweist,wobei die erste Pulverschicht (108) ein zuvor gebildetererster Presspulverring (208) ist, der eine ringförmige Formaufweist, der zuerst an dem Element (4) an einer vorbestimmtenPosition, die zwischen dem Erfassungsabschnitt (8) unddem Elektrodenanschlußabschnitt(30, 21, 32, 34, 36)liegt, angebracht wird, und der dann in dem metallischen Mantel (102)zusammen mit dem Erfassungselement (4) aufgenommen wird;und eine zweite Pulverschicht (110) angeordnet undin dem metallischen Mantel (102) auf einer Rückseite derersten Pulverschicht (108) auf eine solche Weise komprimiertwird, daß sieeinen Raum zwischen dem metallischen Mantel (102) und demErfassungselement (4) füllt,nachdem die erste Pulverschicht (108) in dem metallischenMantel (102) aufgenommen ist.
[10] Sensor nach Anspruch 9, wobei eine Schutzabdeckung(125), die die erste Pulverschicht (108) in Umfangsrichtungabdeckt, zwischen die erste Pulverschicht (108) und denmetallischen Mantel (102) tritt; und die zweite Pulverschicht(110) in direktem Kontakt mit dem metallischen Mantel (102)steht.
[11] Sensor nach Anspruch 10, ferner umfassend einenSchutzbereich (163), der den vorderen Endabschnitt desErfassungselements (4), an dem der Erfassungsabschnitt(8) gebildet ist, abdeckt, wobei ein hinterer Endabschnittdes Schutzbereichs (162) zwischen die erste Pulverschicht(108) und den metallischen Mantel (102) trittund als eine Schutzabdeckung dient.
[12] Sensor nach Anspruch 11, wobei der Sensor auf einesolche weise gebildet ist, daß,nachdem ein zweiter Presspulverring (210), der zuvor ineine ringförmigeForm geformt wurde, zwischen dem metallischen Mantel (102)und dem Erfassungselement (4) angeordnet worden ist, derzweite Presspulverring (210) mit einem Druck axial beaufschlagtwird.
[13] Sensor, umfassend: ein Erfassungselement (4),das einen Erfassungsabschnitt (8) aufweist, der an einemvorderen Endabschnitt ausgebildet ist, der auf ein zu messendes Objektgerichtet ist, und einen Elektrodenanschlussabschnitt (30, 31, 32, 34, 36),der an einem hinteren Endabschnitt ausgebildet ist; eine erstePulverschicht (108) und eine zweite Pulverschicht (110),die einen Abschnitt des Erfassungselements (4), der zwischendem Erfassungsabschnitt (8) und dem Elektrodenanschlußabschnitt(30, 31, 32, 34, 36)liegt, in Umfangsrichtung abdecken; eine Schutzabdeckung (125),die die erste Pulverschicht 108) in Umfangsrichtung abdeckt;und einen metallischen Mantel (102), der ein Durchgangsloch(109) zur Aufnahme der ersten Pulverschicht (108),der zweiten Pulverschicht (110) und der Schutzabdeckung(125) aufweist, wobei die erste Pulverschicht (108)einen Raum zwischen der Schutzabdeckung (125) und dem Erfassungselement(4) füllt;und die zweite Pulverschicht (110) einen größeren Durchmesserals die erste Pulverschicht (108) aufweist und einen Raumzwischen dem metallischen Mantel (102) und dem Erfassungselement(4) füllt.
[14] Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einemAbgassystem, das an den Verbrennungsmotor angeschlossen ist, gekennzeichnetdurch einen Sensor nach einem der Ansprüche 9 bis 13.
[15] Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,dass der Sensor (2) als ein Luftkraftstoffverhältnissensor(2) des Verbrennungsmotors ausgebildet ist.
[16] Kraftfahrzeug nach Anspruch 14 oder 15, dadurchgekennzeichnet, dass der Sensor (2) als ein Abgassensor,insbesondere als ein Partikelsensor, des Abgassystems ausgebildetist.

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法律状态:
2007-11-22| 8110| Request for examination paragraph 44|

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2011-11-18| R016| Response to examination communication|

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2012-02-09| R016| Response to examination communication|

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2012-02-15| R018| Grant decision by examination section/examining division|

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2013-01-03| R020| Patent grant now final|Effective date: 20120929 |

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2021-01-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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