專利名稱：氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體傳感器，其包括呈板形或封底管形且被裝配在金屬殼體等內(nèi)的傳感元件，并且更具體地涉及一種檢測(cè)氣體內(nèi)特定氣體成分的氣體傳感器，所述氣體是由氧氣傳感器、寬量程空氣燃料比傳感器、NOx傳感器等進(jìn)行測(cè)量的目標(biāo)。
背景技術(shù)：
對(duì)于內(nèi)燃機(jī)，公知的是，基于有關(guān)作為測(cè)量目標(biāo)的廢氣中氧氣濃度等的檢測(cè)信息來(lái)進(jìn)行燃燒控制對(duì)于節(jié)能、排放氣體的凈化以及其它來(lái)說(shuō)是有效的。作為檢測(cè)廢氣中氧氣濃度等的氣體傳感器，已知的是利用其傳感元件由比如部分穩(wěn)定氧化鋯的固體電解質(zhì)構(gòu)成的氣體傳感器。這種氣體傳感器已經(jīng)進(jìn)行了各種改進(jìn)。
上述氣體傳感器中已知的一種具有一種具體結(jié)構(gòu)，包括傳感元件，其具有將要暴露于廢氣的氣體接觸部分；保持該傳感元件的金屬殼體；在其前端與該金屬殼體相連接的外套筒；多個(gè)電連接到該傳感元件的電極輸出端子；多根導(dǎo)線，每根導(dǎo)線都連接到電極輸出端子；分隔器，其容納在外套筒內(nèi)并在內(nèi)部設(shè)置每個(gè)電極輸出端子同時(shí)將它們彼此隔開；以及形成有插孔的彈性密封元件，每根導(dǎo)線插入穿過(guò)每個(gè)所述插孔。這種氣體傳感器中的分隔器包括保持每根導(dǎo)線一部分和電極輸出端子的主體部；以及直徑比主體部大的凸緣部。外套筒包括小直徑部，其內(nèi)徑大于主體部的外徑并且小于凸緣部的外徑；大直徑部，其內(nèi)徑大于凸緣部的外徑；以及連接小直徑部和大直徑部的肩部。
分隔器被布置為使得凸緣部的一個(gè)表面嚙合外套筒的肩部而凸緣部的另一個(gè)表面由在壓力之下裝配在外套筒的大直徑部中的彈性元件(推壓元件)壓縮和固定。從而，分隔器被保持在外套筒中。簡(jiǎn)言之，分隔器被固定在彈性元件和外套筒的肩部之間(例如參見專利文獻(xiàn)1和2)。
日本專利申請(qǐng)公開No.2001-147213[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)公開No.2001-31171
發(fā)明內(nèi)容然而，專利文獻(xiàn)1和2中公開的每種氣體傳感器都被構(gòu)造為使得分隔器固定在彈性元件和外套筒的肩部之間同時(shí)分隔器的凸緣部與外套筒的肩部相接觸。當(dāng)在與凸緣部的一個(gè)表面相接觸的部分處，散射的石頭等碰撞到外套筒的外表面時(shí)，由于碰撞所導(dǎo)致的壓力將被直接傳遞到分隔器。因此，專利文獻(xiàn)1和2所公開的氣體傳感器就存在著問(wèn)題當(dāng)散射的石頭等碰撞到外表面時(shí)，分隔器很可能會(huì)被損壞。
對(duì)于使用板形傳感元件的氣體傳感器，經(jīng)常采取電極端子部被固定地保持在傳感元件和分隔器之間的結(jié)構(gòu)。因此，在分隔器與外套筒相接觸時(shí)，當(dāng)散射的石頭等碰撞到外套筒的外表面時(shí)，由于碰撞所導(dǎo)致的壓力將被直接傳遞到分隔器。這樣不僅會(huì)導(dǎo)致分隔器損壞，而且還會(huì)導(dǎo)致傳感元件的破裂。
本發(fā)明正是開發(fā)來(lái)解決上述問(wèn)題，并且其目的是提供一種適于即使在沖擊從外面施加于外套筒時(shí)也能防止分隔器破裂并且將分隔器穩(wěn)定地保持在外套筒內(nèi)的氣體傳感器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)權(quán)利要求1的氣體傳感器包括傳感元件，其形成為在軸向上延伸并且在前端側(cè)暴露于作為檢測(cè)目標(biāo)的氣體；保持該傳感元件的金屬殼體；在其前端部與金屬殼體相連接的外套筒；多個(gè)與傳感元件呈導(dǎo)電關(guān)系的電極輸出端子；多根分別連接至電極輸出端子的導(dǎo)線；分隔器，其容納在外套筒中并且將電極輸出端子彼此間絕緣地分別設(shè)置在其中；以及具有導(dǎo)線插孔的彈性密封元件，導(dǎo)線分別通過(guò)所述導(dǎo)線插孔插入，該彈性密封元件被定位在外套筒內(nèi)比分隔器更靠近后端側(cè)，其中分隔器被保持在外套筒內(nèi)以使得其在與彈性密封元件的前端表面相接觸時(shí)被朝向后端推壓，并且分隔器的外圓周表面不與外套筒的內(nèi)圓周表面相接觸。
在根據(jù)權(quán)利要求2的氣體傳感器中，除了權(quán)利要求1所述的本發(fā)明結(jié)構(gòu)之外，進(jìn)一步地，分隔器還包括位于后端側(cè)上的后端側(cè)部分、位于前端側(cè)上的前端側(cè)部分、以及位于后端側(cè)部分和前端側(cè)部分之間的凸緣部，凸緣部的直徑比后端側(cè)部分和前端側(cè)部分大并且包括形成于前端側(cè)部分的一側(cè)上且朝向前端側(cè)的前端側(cè)表面，并且分隔器被保持在彈性密封元件和推壓元件之間，同時(shí)借助于在凸緣部的前端側(cè)表面上朝向彈性密封元件的前端表面施加壓力的推壓元件來(lái)將分隔器與彈性密封元件的前端表面相接觸地朝向后端推壓。
而且，在根據(jù)權(quán)利要求3的氣體傳感器中，除了權(quán)利要求2所述的本發(fā)明結(jié)構(gòu)之外，推壓元件定位在分隔器的前端側(cè)部分的外周邊上，并借助于一個(gè)變形部將分隔器朝向后端推壓，所述變形部已經(jīng)由于徑向向內(nèi)地壓下外套筒位于推壓元件徑向外側(cè)的一部分而被變形為向內(nèi)的凸形。
在根據(jù)權(quán)利要求4的氣體傳感器中，除了權(quán)利要求2或3所述的本發(fā)明結(jié)構(gòu)之外，傳感元件為板形并且在后端側(cè)上的前和后表面上具有多個(gè)電極端子部，電極輸出端子被固定地保持在分隔器和傳感元件之間，同時(shí)電極輸出端子與傳感元件的相應(yīng)電極端子部相接觸，并且位于每個(gè)電極輸出端子和傳感元件的每個(gè)電極端子部之間的接觸部分與分隔器由推壓元件所支撐的被支撐部分在氣體傳感器的軸向上定位為相對(duì)彼此呈偏移關(guān)系。
而且，在根據(jù)權(quán)利要求5的氣體傳感器中，除了權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的本發(fā)明結(jié)構(gòu)之外，分隔器的外圓周表面和外套筒的內(nèi)圓周表面在徑向上間隔0.5mm或更大。
在根據(jù)權(quán)利要求6的氣體傳感器中，除了權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的本發(fā)明結(jié)構(gòu)之外，分隔器的后端表面被形成為從周邊邊緣徑向向內(nèi)地凹陷的形狀，并且分隔器被保持在外套筒內(nèi)以使得后端表面的周邊邊緣與彈性密封元件的前端表面相接觸。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，分隔器用來(lái)在內(nèi)部設(shè)置多個(gè)電連接到傳感元件的電極輸出端子中的每個(gè)并且改進(jìn)電極輸出端子之間的絕緣性能。該分隔器被容納在外套筒內(nèi)比形成有導(dǎo)線插孔的彈性密封元件更靠近外套筒的前端側(cè)。分隔器被保持在外套筒內(nèi)以使得分隔器的外圓周表面不與外套筒的內(nèi)圓周表面相接觸。換言之，分隔器被容納在外套筒內(nèi)且與外套筒的內(nèi)圓周表面有間隙。這個(gè)間隙可以釋放由于沖擊所導(dǎo)致的壓應(yīng)力，即使是在散射的石頭等碰撞外套筒的情況下。即使這種沖擊從外面施加于外套筒，于是，這種沖擊不會(huì)被直接傳遞到分隔器。因而就能防止分隔器的損壞或破裂。
而且，根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，在分隔器如上所述那樣不與外套筒的內(nèi)圓周表面相接觸地被保持在外套筒內(nèi)的情況下，被朝向后端推壓的分隔器被保持為與具有導(dǎo)線插孔的彈性密封元件的前端表面相接觸。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)分隔器被彈性地保持為與彈性密封元件相接觸時(shí)，即使有沖擊從外面施加于外套筒，彈性元件也會(huì)緩沖或吸收沖擊，從而防止分隔器在外套筒內(nèi)搖晃。因而，根據(jù)本發(fā)明，在氣體傳感器的使用期間，分隔器能被穩(wěn)定地保持在外套筒內(nèi)同時(shí)分隔器也被保持為不與外套筒的內(nèi)圓周表面相接觸。
至于這種氣體傳感器，傳感元件的形狀并無(wú)需具體地限定；例如，可以是封底管形或板形。為了推壓分隔器，可以采用任何將分隔器朝向后端推壓的機(jī)構(gòu)(推壓元件)。例如，可將其外圓周形成有齒形突出的爪狀部分的環(huán)形金屬板壓入外套筒以使得爪狀部分在壓力之下與外套筒的內(nèi)圓周表面向接觸，從而將分隔器朝向后端推壓。
分隔器可以是在工作溫度下極少老化且具有絕緣性質(zhì)的任何材料。例如，材料可以包括比如氧化鋁和氮化硅的陶瓷，以及比如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚苯硫(PPS)的工程塑料。絕緣密封元件例如可以是耐熱的橡膠材料，比如氟橡膠和硅酮橡膠。
根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體傳感器，分隔器以上述具體形狀形成，并且推壓元件被用來(lái)從凸緣部的前端側(cè)表面朝向彈性密封元件的前端表面提供壓力(推壓)，從而將分隔器向彈性密封元件的前端表面推壓從而將分隔器保持在彈性元件和推壓元件之間。在被推壓元件支撐時(shí)，分隔器能被穩(wěn)定地保持在外套筒內(nèi)。
而且，根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體傳感器，推壓元件定位在分隔器的前端側(cè)部分的外周邊上，并隨著外套筒的位于推壓元件徑向外側(cè)的變形部一起變形，所述變形部被徑向向內(nèi)地壓下并被變形以便向內(nèi)突出，從而將分隔器朝向后端推壓。這里，將分隔器朝向后端推壓的推壓元件可以是如現(xiàn)有技術(shù)那樣推壓元件本身被壓配合入外套筒且被保持在外套筒內(nèi)的構(gòu)造，但是難以斷言在氣體傳感器的裝配中將推壓元件適當(dāng)?shù)赝茐喝敕指羝?具體地說(shuō)，分隔器的前端側(cè)部分)和外套筒之間是一個(gè)容易的過(guò)程。因此，在本發(fā)明中，從金屬外套筒的外側(cè)向內(nèi)突出的變形部被形成為同時(shí)使推壓元件變形，從而將分隔器朝向后端推壓。這樣就可以便于將分隔器與推壓元件一起朝向后端推壓并且將分隔器穩(wěn)定地保持在外套筒內(nèi)，以較低的成本獲得氣體傳感器。
而且，在根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體傳感器中，其中使用的傳感元件為在后端側(cè)上的前和后表面上具有多個(gè)電極端子部的板形。電極輸出端子被固定在分隔器和傳感元件之間，同時(shí)電極輸出端子與傳感元件的電極端子部中的任何一個(gè)相接觸。
同時(shí)，在本發(fā)明的氣體傳感器中，使用推壓元件來(lái)將分隔器朝向后端推壓以便將分隔器保持為與彈性元件的前端表面相接觸。于是，在散射的石頭等碰撞外套筒時(shí)，彈性密封元件緩沖或吸收這種沖擊。因而就能防止分隔器搖晃，但是根據(jù)沖擊的程度，在其由推壓元件所支撐的被支撐區(qū)域附近可能有一點(diǎn)搖晃。如果分隔器的由推壓元件所支撐的被支撐區(qū)域與電極輸出端子和傳感元件的電極端子部之間的接觸區(qū)域在氣體傳感器的軸向上彼此相重合，那么在分隔器在其由推壓元件所支撐的被支撐區(qū)域附近搖晃時(shí)所引起的應(yīng)力很可能會(huì)影響到電極輸出端子和傳感元件的電極端子部之間的接觸區(qū)域。這可能會(huì)引起板形傳感元件的比如裂紋或破裂之類的缺陷。
相反，本發(fā)明的氣體傳感器被用來(lái)使得位于每個(gè)電極輸出端子和傳感元件的每個(gè)電極端子部之間的接觸部分與分隔器的由推壓元件所支撐的被支撐部分在氣體傳感器的軸向上定位為相對(duì)彼此呈偏移關(guān)系。于是，即使分隔器在其由推壓元件所支撐的被支撐區(qū)域附近搖晃時(shí)，由于分隔器搖晃所導(dǎo)致的應(yīng)力不大可能影響以上接觸區(qū)域，從而有效地防止了分隔器的破裂或其它缺陷的出現(xiàn)。
除了位于每個(gè)電極輸出端子和傳感元件的每個(gè)電極端子部之間的接觸部分以及分隔器的由推壓元件所支撐的被支撐部分應(yīng)當(dāng)在氣體傳感器的軸向上布置在不同的位置上之外，對(duì)于它們的位置關(guān)系沒(méi)有特定的限制。考慮到有效地獲得推壓元件將分隔器朝向后端推壓的推壓力，被支撐區(qū)域優(yōu)選地被定位為在氣體傳感器的軸向上位于接觸區(qū)域的后面。
根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體傳感器，分隔器的外圓周表面和外套筒的內(nèi)圓周表面在徑向上間隔0.5mm或更大。因而，即使外套筒本身由于散射的石頭等的碰撞而變形時(shí)，外套筒的內(nèi)圓周表面也不大可能接觸到分隔器的外圓周表面。這樣就可以進(jìn)一步防止分隔器被損壞。
此外，根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體傳感器，分隔器被形成有從周邊邊緣徑向向內(nèi)地凹陷的后端表面。這種“從周邊邊緣徑向向內(nèi)地凹陷”的構(gòu)造表示分隔器的后端表面從周邊邊緣朝著中心部球形、圓錐形或錐形地凹陷的狀態(tài)。具體地說(shuō)，后端表面球形或圓錐形地凹進(jìn)的構(gòu)造。在本發(fā)明中，這種分隔器被朝向后端推壓并且分隔器的后端表面被保持為其周邊邊緣與彈性密封元件的前端表面相接觸。利用這種結(jié)構(gòu)，即使在氣體傳感器的使用期間彈性元件發(fā)生熱膨脹，膨脹的彈性密封元件的前端部分也能被釋放入分隔器的后端表面。因此，根據(jù)本發(fā)明，除了權(quán)利要求1至3所述的本發(fā)明效果之外，還可以有效地防止由于分隔器施加于彈性密封元件上的約束(壓力)而給彈性密封元件帶來(lái)的損壞，即使彈性密封元件發(fā)生熱膨脹。


圖1是總體地示出一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的寬量程空氣燃料比傳感器的剖視圖；圖2是示出構(gòu)成該寬量程空氣燃料比傳感器的傳感元件的示意性結(jié)構(gòu)的透視圖；圖3是引線框架的透視外視圖；圖4是分隔器的透視外視圖；圖5是分隔器的透視圖，其中引線框架布置在插孔內(nèi)；和圖6是在分隔器的前端側(cè)部分處布置在其分隔器周圍的推壓金屬片的局部截取的側(cè)視圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明2寬量程空氣燃料比傳感器(氣體傳感器)，4傳感元件，6陶瓷套筒，8傳感部，10引線框架(電極輸出端子)，11第一引線框架，30，31，32，34，36電極端子部，44外套筒，50彈性密封元件，54第一管狀部分，56第二管狀部分，58第三管狀部分，61導(dǎo)線插孔，64導(dǎo)線，65變形部，82分隔器，83凸緣部，86第一框架定位凹槽，88第二框架定位凹槽，102金屬殼體，200推壓金屬片(推壓元件)，211第二引線框架。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖給出對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的描述。
本實(shí)施例將針對(duì)一種類型的氣體傳感器進(jìn)行說(shuō)明一種寬量程空氣燃料比傳感器2(下文中稱之為“空氣燃料比傳感器2”)，其安裝在內(nèi)燃機(jī)的排氣管中并且其中具有一個(gè)傳感元件以便檢測(cè)廢氣的特定氣體(具體地，氧氣濃度)，所述廢氣作為用于車輛或各種內(nèi)燃機(jī)的空氣燃料比反饋控制中的測(cè)量目標(biāo)。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例中的空氣燃料比傳感器2的整體結(jié)構(gòu)的剖視圖。該空氣燃料比傳感器2包括具有外表面的管狀金屬殼體102，所述外表面形成有用于固定到排氣管的螺紋部103；在軸向上(圖中的垂直方向)延伸的板形傳感元件4；管狀陶瓷套筒6，其布置為徑向地包圍傳感元件4的外周邊；引線框架10，其電連接到傳感元件4的電極端子部30、31、32、34和36，形成電流通路；分隔器82，其由絕緣材料制成并且保持與傳感元件4的電極端子部30、31、32、34和36相連接的引線框架10，所述引線框架10位于分隔器82和傳感元件4之間；以及在引線框架10和傳感器的外部之間形成電流通路的導(dǎo)線46。每根導(dǎo)線46由導(dǎo)電的芯線以及覆蓋芯線的樹脂絕緣涂覆材料構(gòu)成，并且芯線的前端部分和后端部分沒(méi)有被樹脂涂覆材料所覆蓋。
傳感元件4為軸向延伸的板形并且形成有傳感部8，所述傳感部8在前端側(cè)(圖中的下側(cè))由電極保護(hù)層覆蓋，所述前端側(cè)將布置為暴露于待測(cè)量氣體，并且在后端側(cè)(圖中的上側(cè))上由形成外部前和后表面的第一板面21和第二板面22上的電極端子部30、31、32、34和36所覆蓋。引線框架10布置在傳感元件4和分隔器82之間，以使得引線框架10分別與傳感元件4的電極端子部30、31、32、34和36相接觸地電連接。引線框架10還電連接并機(jī)械連接到從傳感器外部延伸到內(nèi)部的導(dǎo)線46，從而形成電流通路，電流將通過(guò)該電流通路在導(dǎo)線46所連接至的外部設(shè)備(例如ECU)和電極端子部30、31、32、34和36之間通過(guò)。
金屬殼體102被設(shè)計(jì)為基本上呈管狀并且具有軸向貫穿地形成的通孔109和在通孔109內(nèi)徑向向內(nèi)地突出的肩部107。金屬殼體102還被構(gòu)造為保持插入通孔109內(nèi)的傳感元件4以使得傳感部8位于通孔9前端側(cè)的外部同時(shí)電極端子部30、31、32、34和36位于通孔9后端側(cè)的外部。肩部107被形成為相對(duì)于垂直于軸向的平面向內(nèi)傾斜的錐形表面。
在金屬殼體102的通孔109中，環(huán)形陶瓷保持件106、粉末填充層108(下文中稱之為滑石環(huán)108)、輔助套筒110、第二粉末填充層111以及前述的陶瓷套筒6按此順序?qū)訝畹卦趶那岸藗?cè)到后端側(cè)的方向上布置。而且，壓接環(huán)112布置在陶瓷套筒6和金屬殼體102的后端部104之間，并且后端部104被壓接為通過(guò)壓接環(huán)112將陶瓷套筒6朝向前端側(cè)壓下。
用作保持氣密性的墊圈的保護(hù)蓋129布置在陶瓷保持件106和金屬殼體102的肩部107之間。該保護(hù)蓋129由金屬材料(例如不銹鋼)制成并且以管狀形成從而覆蓋陶瓷保持件106、滑石環(huán)108和輔助套筒110的側(cè)面，并且具有覆蓋陶瓷保持件106的前端側(cè)周邊邊緣的底部。保護(hù)蓋129的底部具有其尺寸足以允許傳感元件4在中央插入其中的中央開口。
這里，圖2示出了傳感元件4的示意結(jié)構(gòu)的透視圖。在圖2中，傳感元件4被示出為省略其軸向中部。傳感元件4以軸向剖面為矩形的板狀形成，其中層壓有在軸向(圖2中的左右方向)上形成為板狀的設(shè)備部件20和類似地在軸向上形成為板狀的加熱器22。將要用作空氣燃料比傳感器2的傳感元件4是非常常規(guī)的類型，因此省略對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其它內(nèi)容的詳細(xì)說(shuō)明，但是其示意性結(jié)構(gòu)如下。
首先，設(shè)備部件20由以下部件構(gòu)成氧濃差電池設(shè)備，包括其兩側(cè)設(shè)有多孔電極的固體電解質(zhì)基片；氧氣泵設(shè)備，其同樣包括其兩側(cè)設(shè)有多孔電極的固體電解質(zhì)基片；以及在這些設(shè)備之間層化并且形成空心測(cè)量氣體腔室的隔板。固體電解質(zhì)基片由包含溶解作為穩(wěn)定劑的氧化釔的氧化鋯構(gòu)成。多孔電極基本上由Pt制成。形成測(cè)量氣體腔室的隔板主要由氧化鋁制成。在中空的測(cè)量氣體腔室中，暴露出氧濃差電池設(shè)備的一個(gè)多孔電極和氧氣泵設(shè)備的一個(gè)多孔電極。測(cè)量氣體腔室被形成為位于設(shè)備部件20的前端側(cè)。在隔板的前端側(cè)，形成有由多孔陶瓷制成的擴(kuò)散控制部件，用來(lái)在測(cè)量氣體腔室和外部之間提供通訊。包括測(cè)量氣體腔室的這個(gè)部分相當(dāng)于傳感部8。加熱器22由以下部件構(gòu)成主要由氧化鋁制成的絕緣基片；以及主要由Pt制成且被夾在絕緣基片之間的加熱電阻結(jié)構(gòu)。設(shè)備部件20和加熱器22通過(guò)陶瓷層(例如氧化鋯陶瓷和氧化鋁陶瓷)被層壓起來(lái)。傳感元件4包括由防止污染的多孔陶瓷制成的電極保護(hù)層(未示出)，所述電極保護(hù)層位于處于前端側(cè)上的至少一個(gè)電極的表面上并且將暴露于測(cè)量目標(biāo)(本實(shí)施例中為廢氣)。在本實(shí)施例中，前端側(cè)上的傳感元件4，包括將暴露于廢氣的電極表面，由電極保護(hù)層完全地覆蓋。
在這種傳感元件4中，如圖2所示，三個(gè)電極端子部30、31和32形成于后端側(cè)(圖2中的右側(cè))的第一板面21上，同時(shí)兩個(gè)電極端子部34和36形成于后端側(cè)的第二板面23上。電極端子部30、31和32形成于設(shè)備部件20上；其中之一公有地電連接到氧濃差電池設(shè)備的一個(gè)多孔電極和氧氣泵設(shè)備的一個(gè)多孔電極，這兩個(gè)多孔電極都暴露在測(cè)量氣體腔室內(nèi)部。電極端子部30、31和32中的其余兩個(gè)分別電連接到氧濃差電池設(shè)備的其它多孔電極和氧氣泵設(shè)備的其它多孔電極。電極端子部34和36形成于加熱器22上并通過(guò)一個(gè)在厚度方向橫截加熱器的通路(未示出)連接到加熱電阻結(jié)構(gòu)的兩端。
如上構(gòu)造的傳感元件4以如圖1所示的狀態(tài)固定在金屬殼體102中，所述狀態(tài)為布置在前端側(cè)(圖1中的側(cè))上的傳感部8從將要固定到排氣管的金屬殼體102的前端突出并且電極端子部30、31、32、34和36從金屬殼體102的后端突出。而且，每個(gè)都覆蓋傳感元件4的突出部并且具有多個(gè)孔和封底的護(hù)罩42和內(nèi)護(hù)罩43在前端側(cè)由激光等焊接到金屬殼體102的外周邊，如圖1所示。
由不銹鋼合金制成且厚度為0.5mm的外套筒44被固定到金屬殼體102后端側(cè)的外周邊。如圖1所示，外套筒44包括連接到金屬殼體102的第一管狀部分54、定位為比第一管狀部分54更靠近后端并且直徑小于第一管狀部分54的第二管狀部分56、位于它們之間的第一肩部49、定位為比第二管狀部分56更靠近后端并且直徑小于第二管狀部分56的第三管狀部分58、以及位于它們之間的第二肩部48。在本實(shí)施例中，外套筒44固定到金屬殼體102以使得外套筒44位于金屬殼體102后端側(cè)上的外周邊上，并且外套筒44與金屬殼體102的重疊部從外套筒44的外部徑向向內(nèi)地壓接并且然后用激光圓周地焊接。
由氟橡膠制成的彈性密封元件50安裝在外套筒44的后端開口(即第三管狀部分58的內(nèi)部)中，所述彈性密封元件50包括導(dǎo)線插孔61以及徑向向外突出的突出部53，五根導(dǎo)線46通過(guò)所述導(dǎo)線插孔61插入并分別連接到傳感元件4的電極端子部30、31、32、34和36。
此外，分隔器82位于從金屬殼體102的后端部104突出的傳感元件4的后端側(cè)(圖1中的上側(cè))上。在本實(shí)施例中，這個(gè)分隔器82被布置為包圍其上形成有電極端子部30、31、32、34和36的傳感元件4的外周邊。
這里，如圖1所示，這個(gè)分隔器82被保持在外套筒44內(nèi)，同時(shí)分隔器82的外圓周表面不與外套筒44的內(nèi)圓周表面相接觸。更具體地說(shuō)，分隔器82被保持在外套筒44內(nèi)，同時(shí)分隔器82被下述推壓金屬片200朝向后端推壓以使得分隔器82與彈性密封元件50的前端表面52相接觸并且被支撐在彈性密封元件50的前端表面52和推壓金屬片200之間，并且還不與外套筒44的內(nèi)圓周表面相接觸。在本實(shí)施例中，分隔器82的外圓周表面和外套筒44的內(nèi)圓周表面在空氣燃料比傳感器2的徑向上間隔0.5mm或更多。它們之間的最小距離S設(shè)置為1.5mm。
以下將說(shuō)明分隔器82。圖4示出了分隔器82從前端側(cè)看的外部視圖。如圖1和4所示，分隔器82形成為管狀，其具有軸向貫穿地形成的插孔84，并且具有后端側(cè)部分303、前端側(cè)部分301以及插入它們之間且直徑比它們大的凸緣部83。如圖1所示，分隔器82的后端表面305(具體地，后端側(cè)部分303)形成為從周邊邊緣徑向向內(nèi)地凹進(jìn)的凹形。具體地，這個(gè)后端表面305形成為從周邊邊緣朝著中央定位的插孔84凹進(jìn)的球形。
在插孔84的內(nèi)壁表面上，面對(duì)傳感元件4的第一板面21(未示出)，兩個(gè)第一肋87在如圖4所示的向內(nèi)方向上突出。第一肋87提供作為插入插孔的引線框架邊界部件，所述邊界部件在三個(gè)第一框架定位凹槽86之間形成邊界，三個(gè)引線框架10分開地以電絕緣的關(guān)系布置在所述定位凹槽內(nèi)。這三個(gè)第一框架定位凹槽86形成在與傳感元件4的第一板面21上的電極端子部30、31和32相應(yīng)的位置處。
在插孔84的內(nèi)壁表面上，面對(duì)傳感元件4的第二板面23(未示出)，一個(gè)第二肋89形成為向內(nèi)突出。第二肋89提供作為插入插孔的引線框架邊界部件，所述邊界部件在兩個(gè)第二框架定位凹槽88之間形成邊界，兩個(gè)引線框架10分開地以電絕緣的關(guān)系布置在所述定位凹槽內(nèi)。這兩個(gè)第二框架定位凹槽88形成在與傳感元件4的第二板面23上的電極端子部34和36相應(yīng)的位置處。
第一肋87和第二肋89具有防止布置在相鄰框架定位凹槽內(nèi)的引線框架10彼此接觸的作用。由于防止了相鄰布置的引線框架10彼此間的電導(dǎo)接觸，因而就防止了電流通路的故障。
在前端側(cè)表面(圖中的前表面)上，分隔器82包括第一嚙合凹槽90和第二嚙合凹槽91，這些凹槽都形成為朝著前端側(cè)上的插孔84的孔開口。
第一嚙合凹槽90被形成為從分隔器82的前端側(cè)看時(shí)大致類似于字母L，以便允許定位引線框架10的將在后面描述的第一框架嚙合部19。第一嚙合凹槽90形成在延續(xù)到三個(gè)第一框架定位凹槽86之中位于兩側(cè)上的兩個(gè)第一框架定位凹槽86的兩個(gè)位置處，并且形成在延續(xù)到兩個(gè)第二框架定位凹槽88的兩個(gè)位置處。第二嚙合凹槽91包括形成于兩個(gè)突出部92之間的小寬度凹槽部93和在分隔器82的前端側(cè)表面上形成于小寬度凹槽部93的徑向外側(cè)的大寬度凹槽部94，以允許定位引線框架10的將在后面說(shuō)明的第二框架嚙合部219。突出部92被形成為從第一肋87的前端部延續(xù)。而且，第二嚙合凹槽91形成在延續(xù)到三個(gè)第一框架定位凹槽86中位于中間的一個(gè)第一框架定位凹槽86的一個(gè)位置處。
隨后，將說(shuō)明推壓金屬片200。推壓金屬片200如圖1所示位于分隔器82的前端側(cè)部分301周圍。這個(gè)推壓金屬片200如圖6所示具有管狀部201，以及在其后端202與管狀部201整體地形成的J形保持部203和管狀延伸部204。在圖6中，推壓金屬片200示出為處于其被布置在外套筒44內(nèi)并形成下述變形部65之前的狀態(tài)。四個(gè)J形保持部203以相等的圓周間隔來(lái)提供，在徑向向內(nèi)的方向上延伸并且逐漸地向前端側(cè)大致彎曲為字母J。這些J形保持部203被構(gòu)造為在推壓金屬片200安裝到分隔器82的前端側(cè)部分301上時(shí)被彈性地變形，從而將推壓金屬片200本身保持在前端側(cè)部分301上。保持強(qiáng)度能根據(jù)J形保持部203的寬度、形狀和其它性質(zhì)來(lái)調(diào)整。
每個(gè)管狀延伸部204形成于J形保持部204之間并且如同J形保持部203那樣向內(nèi)彎曲成字母J。然而，J形保持部203具有被調(diào)整來(lái)在徑向上比管狀延伸部204更向內(nèi)突出的曲率。如圖1所示，在變形部65形成于外套筒的第二管狀部分56中的同時(shí)，變形部205也形成于管狀部201中。于是，管狀部201將分隔器82的凸緣部83的前端側(cè)表面，即分隔器82，朝向后端推壓。
下面將說(shuō)明引線框架10。圖3示出了每個(gè)引線框架10的外部透視圖。本實(shí)施例中的空氣燃料比傳感器2被設(shè)計(jì)為包括兩種框架嚙合部件的形狀有所不同的引線框架10(圖3中左邊的為第一引線框架11，右邊的為第二引線框架211)。引線框架10由即使在反復(fù)地經(jīng)受高溫之后也能保持彈性(回彈力)的公知材料(例如鉻鎳鐵合金、不銹鋼)制成。
首先，第一引線框架11由軸向延伸的長(zhǎng)板形框架本體12以及從框架本體12的端部延伸且其彎曲形部件位于框架本體12和傳感元件4之間的設(shè)備接觸部件16所構(gòu)成，并且被布置來(lái)讓設(shè)備接觸部件16的部件與傳感元件4的一個(gè)電極端子部相接觸。
框架本體12在軸向上基本上中點(diǎn)處具有彎曲部13并且被設(shè)計(jì)來(lái)使得比彎曲部13更靠近前端的前端部以及比彎曲部13更靠近后端的后端部被布置在板厚方向上的不同位置處。
第一引線框架11在框架本體12的前端側(cè)上設(shè)有第一框架嚙合部件19，其被形成為放置在分隔器82的第一嚙合凹槽90中。第一框架嚙合部件19被設(shè)計(jì)來(lái)從框架本體12的前端的側(cè)面朝著垂直于板面的方向延伸，同時(shí)被彎曲來(lái)提供一個(gè)平行于框架本體12的板面的部分。
設(shè)備接觸部件16被形成為具有連接側(cè)端部14，其延續(xù)到框架本體12的前端并徑向向內(nèi)地彎曲以轉(zhuǎn)變方向，同時(shí)在軸向上變?yōu)楹蠖瞬糠值拈_口側(cè)端部15在第一引線框架11本身處于自由狀態(tài)時(shí)與框架本體12分開。設(shè)備接觸部件16形成為彎曲形狀以使得其距離框架本體12軸向中點(diǎn)的間隙大于從開口側(cè)端部15到框架本體12的間隙，并且彎曲形狀的凸面被帶入與傳感元件4相接觸。
設(shè)備接觸部件16的連接側(cè)端部14被設(shè)計(jì)為在受到外力時(shí)可彈性變形，以使得當(dāng)連接側(cè)端部14被彈性變形從而使開口側(cè)端部15更靠近框架本體12時(shí)，開口側(cè)端部15就與框架本體12的彎曲部13相接觸。該第一引線框架被構(gòu)造為使得在開口側(cè)端部15與框架本體12的彎曲部13相接觸時(shí)，設(shè)備接觸部件16的彎曲部被彈性地變形。
此外，第一引線框架11包括在框架本體12的后端(圖中的上端)整體地形成且寬度大于框架本體12的導(dǎo)線連接部件17。該導(dǎo)線連接部件17通過(guò)彎曲而形成為管狀并且隨后與插入其中的導(dǎo)線46(省略其圖示)的芯線一起徑向向內(nèi)地卷曲，并且因而其與導(dǎo)線46相結(jié)合。
接著，第二引線框架211由第二框架本體212和第二設(shè)備接觸部件216構(gòu)成，所述第二框架本體212具有在軸向上位于中間位置向前的前部并且寬度小于第一引線框架的框架本體12的寬度，所述第二設(shè)備接觸部件216的寬度小于第一引線框架11的設(shè)備接觸部件16。
第二框架本體212在板面的寬度上與第一引線框架11的框架本體12不同，但是在平行于軸向且垂直于板面的平面上的剖面形狀上類似于框架本體12，并且包括相當(dāng)于彎曲部13的第二彎曲部213。
第二設(shè)備接觸部件216在板的寬度和厚度上與第一引線框架11的設(shè)備接觸部件16不同，但是在平行于軸向且垂直于板面的平面上的剖面形狀上類似于設(shè)備接觸部件16，并且包括相當(dāng)于連接側(cè)端部14的第二連接側(cè)端部214和相當(dāng)于開口側(cè)端部15的第二開口側(cè)端部215。
第二引線框架211在框架本體212的前端側(cè)上設(shè)有第二框架嚙合部件219，其被形成為放置在分隔器82的第二嚙合凹槽91中。第二框架嚙合部件219被設(shè)計(jì)來(lái)從框架本體212在垂直于板面的方向上延伸并且被向外彎曲從而形成一個(gè)平行于框架本體212的板面的部分。第二引線框架211還包括位于第二框架本體212的后端處的第二導(dǎo)線連接部件217，其形狀基本上與第二引線框架11的導(dǎo)線連接部件17相同。
在如上構(gòu)造的引線框架10中，四個(gè)第一引線框架11和一個(gè)第二引線框架211布置在分隔器82的插孔84內(nèi)同時(shí)它們借助于第一肋87和第二肋89來(lái)彼此絕緣。在此情況下，這四個(gè)第一引線框架11被布置為兩個(gè)處于與傳感元件4的電極端子部30和32相應(yīng)的第一框架定位凹槽86中并且兩個(gè)處于與傳感元件4的電極端子部34和36相應(yīng)的第二框架定位凹槽88中。第二引線框架211被布置在與傳感元件4的電極端子部31相應(yīng)的第一框架定位凹槽86中。
圖5示出了分隔器82的透視圖，其中引線框架10放置在插孔84內(nèi)。如圖5所示，當(dāng)?shù)谝灰€框架11被布置在插孔84內(nèi)時(shí)，第一框架嚙合部件19被嚙合在分隔器82的第一嚙合凹槽90中。當(dāng)?shù)诙€框架211被布置在插孔84內(nèi)時(shí)，第二引線框架211的第二框架嚙合部件219被嚙合在分隔器82的第二嚙合凹槽91中。
引線框架10以如此的方式布置在插孔84內(nèi)以使得每根導(dǎo)線連接部件17(第二導(dǎo)線連接部件217)與每根導(dǎo)線46相結(jié)合并且隨后將引線框架10與導(dǎo)線46一起插入到分隔器82的插孔84內(nèi)。
每個(gè)引線框架10被固定地保持在分隔器82的插孔84的內(nèi)壁和傳感元件4之間同時(shí)設(shè)備接觸部件16與傳感元件4的電極端子部30、31、32、34和36中的任何一個(gè)相接觸地被彈性變形。在本實(shí)施例中的空氣燃料比傳感器2中，如圖1所示，引線框架10的設(shè)備接觸部件16和傳感元件4的電極端子部之間的接觸區(qū)域301在空氣燃料比傳感器2的軸向(圖1中的垂直方向)上被定位在分隔器82的由推壓金屬片200支撐的被支撐區(qū)域303的后面。在本實(shí)施例中，事先調(diào)整分隔器82的凸緣部83的形成位置以使得分隔器82的由推壓金屬片200支撐的被支撐區(qū)域303被定位在引線框架10的設(shè)備接觸部件16和傳感元件4的電極端子部之間的接觸區(qū)域301的后面。
下面將說(shuō)明在外套筒44中將分隔器82保持為與引線框架10相裝配的同時(shí)裝配空氣燃料比傳感器2的工作。空氣燃料比傳感器2的裝配方法(制造方法)可以有很多種，但是這里將舉例說(shuō)明其中兩個(gè)。
空氣燃料比傳感器2的第一種裝配方法如下。
五個(gè)分別連接到導(dǎo)線46的引線框架10布置在如上所述的分隔器82中。此時(shí)，推壓金屬片200安裝在分隔器82的前端側(cè)部分301的外周邊上以使得J形保持部203與凸緣部83的前端側(cè)表面相接觸。隨后，將彈性密封元件50放置在分隔器82的后端表面305上并且在此狀態(tài)下從彈性密封元件50一側(cè)移動(dòng)外套筒44。外套筒44被移動(dòng)，直到外套筒44的第二肩部48變得與彈性密封元件50的突出部305相接觸從而將分隔器82和彈性密封元件50容納在外套筒44內(nèi)。在此狀態(tài)下，分隔器82被容納為不與外套筒44的內(nèi)圓周表面相接觸。
通過(guò)使用壓力夾具來(lái)將外套筒44的第二管狀部分56的位于推壓金屬片200的管狀部分201的徑向外側(cè)的一部分徑向向內(nèi)地壓接以形成變形部65，從而同時(shí)使存在于其內(nèi)側(cè)的推壓金屬片200變形。因而，推壓金屬片200將分隔器82朝向后端推壓。變形部65由從所有側(cè)面的圓形壓接形成。在推壓金屬片200被變形同時(shí)分隔器82被保持為與彈性密封元件50的前端表面相接觸的情況下，推壓金屬片200在彈性密封元件50上的小負(fù)荷(大約5N)作用之下從后端向前端變形從而防止彈性密封元件50的較大位移。
然后，通過(guò)使用壓力夾具來(lái)壓接外套筒44的第三管狀部分58的位于彈性密封元件50周圍的一部分從而將彈性密封元件50相對(duì)于外套筒44和每根導(dǎo)線46氣密地密封。于是，分隔器82就被固定地保持在推壓金屬片200和彈性密封元件50之間并且不與外套筒44的內(nèi)圓周表面相接觸，而后端表面305的周邊邊緣仍與彈性密封元件50的前端表面52相接觸。如同剛才所述的，首先制造了上組件。
接著，另外地執(zhí)行裝配下組件的工作，所述下組件包括傳感元件4、陶瓷套筒6、滑石環(huán)108、陶瓷保持件106、金屬殼體102、外保護(hù)件42及其它部件。這個(gè)下組件以適合的方式制造以使得板形傳感元件4的后端側(cè)部分從金屬殼體102的后端突出。
以上制造的上和下組件被相對(duì)地移動(dòng)以便將傳感元件4的后端側(cè)插入分隔器82的其中已經(jīng)布置有引線框架10的插孔84內(nèi)。于是，引線框架10的設(shè)備接觸部件16(第二設(shè)備接觸部件216)就與傳感元件4的電極端子不30、31、32、34和36相接觸，提供與之的電連接。然后，定位于金屬殼體102徑向外側(cè)的外套筒44(第一管狀部分54)就被徑向向內(nèi)地壓接并且由激光圓周地焊接從而將外套筒44連接到金屬殼體102。以上述方式，就完成了空氣燃料比傳感器2。
接著，將說(shuō)明裝配空氣燃料比傳感器2的第二種方法。
五個(gè)分別連接到導(dǎo)線46的引線框架10布置在如上所述的分隔器82中。此時(shí)，推壓金屬片200安裝在分隔器82的前端側(cè)部分301的外周邊上以使得J形保持部203與凸緣部83的前端側(cè)表面相接觸。隨后，將彈性密封元件50放置在分隔器82的后端表面305上并且在此狀態(tài)下從彈性密封元件50一側(cè)移動(dòng)外套筒44。外套筒44被移動(dòng)，直到外套筒44的第二肩部48變得與彈性密封元件50的突出部305相接觸從而將分隔器82和彈性密封元件50容納在外套筒44內(nèi)。在此狀態(tài)下，分隔器82被容納為不與外套筒44的內(nèi)圓周表面相接觸。
通過(guò)使用壓力夾具來(lái)將外套筒44的第二管狀部分56的位于推壓金屬片200的管狀部分201的徑向外側(cè)的一部分徑向向內(nèi)地壓接以形成變形部65，從而同時(shí)使存在于其內(nèi)側(cè)的推壓金屬片200變形。因而，推壓金屬片200將分隔器82朝向后端推壓。如剛才所述，首先制造出了上組件。要說(shuō)明的是，變形部65由從所有側(cè)面的圓形壓接形成。在推壓金屬片200被變形同時(shí)分隔器82被保持為與彈性密封元件50的前端表面相接觸的情況下，推壓金屬片200在彈性密封元件50上的小負(fù)荷(大約5N)作用之下從后端向前端變形從而防止彈性密封元件50的較大位移。
然后，另外地執(zhí)行裝配下組件的工作，所述下組件包括傳感元件4、陶瓷套筒6、滑石環(huán)108、陶瓷保持件106、金屬殼體102、外保護(hù)件42及其它部件。這個(gè)下組件以適合的方式制造以使得板形傳感元件4的后端側(cè)部分從金屬殼體102的后端突出。
以上制造的上和下組件被相對(duì)地移動(dòng)以便將傳感元件4的后端側(cè)插入分隔器82的其中已經(jīng)布置有引線框架10的插孔84內(nèi)。于是，引線框架10的設(shè)備接觸部件16(第二設(shè)備接觸部件216)就與傳感元件4的電極端子部30、31、32、34和36相接觸，提供與之的電連接。
這里，在第二種裝配方法中，通過(guò)推壓金屬片200的變形，上組件的分隔器82被推向彈性密封元件50。那時(shí)，然而，與前述第一種裝配方法不同，彈性密封元件50沒(méi)有通過(guò)壓接到外套筒44而被壓縮地變形。于是，分隔器82以相對(duì)較小的力保持在推壓金屬片200和彈性密封元件50之間。此時(shí)，陶瓷套筒6、金屬殼體102和其它部件的尺寸公差以及構(gòu)成下組件的傳感元件4本身的制造因素可能會(huì)導(dǎo)致傳感元件4相對(duì)于金屬殼體102中心軸線稍微偏心的裝配以及從金屬殼體102突出的后端側(cè)部分的翹曲。
在第二種裝配方法的上組件中，然而，如上所述放置在推壓金屬片200和彈性密封元件50之間的分隔器82以相對(duì)較小的力保持。于是，在傳感元件4的后端被插入分隔器82的插孔84中的情況下，允許分隔器82在分隔器82的被推壓金屬片200支撐的被支撐區(qū)域附近稍微傾斜，即使是傳感元件4的后端側(cè)部分中有翹曲。這使得可以有效地防止傳感元件4破裂或破碎。
然后，定位于金屬殼體102徑向外側(cè)的外套筒44(第一管狀部分54)就被徑向向內(nèi)地壓接并且由激光圓周地焊接從而將外套筒44連接到金屬殼體102。隨后，通過(guò)使用壓力夾具來(lái)壓接外套筒44的第三管狀部分58的位于彈性密封元件50周圍的一部分從而將彈性密封元件50相對(duì)于外套筒44和每根導(dǎo)線46氣密地密封。于是，分隔器82就被固定地保持在推壓金屬片200和彈性密封元件50之間并且不與外套筒44的內(nèi)圓周表面相接觸，同時(shí)后端表面305的周邊邊緣仍與彈性密封元件50的前端表面52相接觸。以上述方式，就完成了空氣燃料比傳感器2。
在本實(shí)施例中，引線框架10相當(dāng)于權(quán)利要求中的電極輸出端子，推壓金屬片200相當(dāng)于推壓元件。
如上所述，在本實(shí)施例的空氣燃料比傳感器2中，分隔器82被保持在外套筒44中同時(shí)分隔器82的外圓周表面不與外套筒44的內(nèi)圓周表面相接觸。換言之，分隔器82被容納在外套筒44內(nèi)，且與外套筒44的內(nèi)圓周表面具有間隙。于是，即使散射的石頭等與外套筒44相碰撞，由于沖擊所導(dǎo)致的壓應(yīng)力也能在間隙中釋放。因而，即使從外面對(duì)外套筒44施加沖擊，這種沖擊也不會(huì)被直接傳遞到分隔器82，因而就能防止分隔器82的破裂。
在本實(shí)施例中，此外，當(dāng)分隔器82被保持在外套筒44中且不與外套筒44的內(nèi)圓周表面相接觸時(shí)，分隔器82在與彈性密封元件50的前端表面50相接觸的情況下被保持并且被推向后端。這樣，由于分隔器82被彈性地保持為與彈性密封元件50相接觸，即使有沖擊從外面施加到外套筒44，彈性密封元件50也能緩沖或吸收沖擊，從而防止分隔器82在外套筒44中搖晃。因此，在分隔器82被保持為不與外套筒44的內(nèi)圓周表面相接觸時(shí)，在空氣燃料比傳感器2的使用期間，分隔器82能被穩(wěn)定地保持在外套筒44內(nèi)。
在本實(shí)施例中，此外，由于通過(guò)使用如圖6所示的推壓元件200將分隔器82保持在外套筒44中，就能穩(wěn)定地保持分隔器82。
在本實(shí)施例中，分隔器82的由推壓金屬片200支撐的被支撐區(qū)域301被定位為在空氣燃料比傳感器2的軸向上比引線框架10的設(shè)備接觸部件16和傳感元件4的電極端子部之間的接觸區(qū)域303更靠近后端。由于分隔器82的由推壓金屬片200支撐的被支撐區(qū)域301與位于引線框架10的設(shè)備接觸部件16和傳感元件4的電極端子部之間的接觸區(qū)域303被定位為如上所述在空氣燃料比傳感器2的軸向上呈偏移的關(guān)系，在被支撐區(qū)域303附近由于分隔器82搖晃所導(dǎo)致的應(yīng)力不大可能影響接觸區(qū)域301，并且能有效地防止傳感元件4等的破裂。
而且，在本實(shí)施例中，分隔器82的外圓周表面和外套筒44的內(nèi)圓周表面從徑向上看間隔0.5mm或更大。因此，外套筒44的內(nèi)圓周表面不大可能與分隔器82的外圓周表面相接觸，即使散射的石頭等與外套筒44相碰撞。這使得能有效地防止分隔器82的破裂。
在本實(shí)施例中，此外，分隔器82的后端表面305被形成為從周邊邊緣朝著中心定位的插孔84球形地凹進(jìn)，并且只是讓分隔器82的后端表面305的球形邊緣與彈性密封元件50的前端表面52相接觸。具有這種結(jié)構(gòu)，即使在空氣燃料比傳感器2的使用期間彈性密封元件50熱膨脹，也可以允許彈性密封元件50被釋放入分隔器82的后端表面305的凹進(jìn)部分。因此，即使有熱膨脹，也能防止彈性密封元件50由于分隔器82的約束(壓力)而被損壞。
在上述優(yōu)選實(shí)施例中已經(jīng)解釋了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于前述實(shí)施例而是可以在不偏離其主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓?。例如，本發(fā)明所應(yīng)用的傳感器并不限于傳感元件形成有五個(gè)電極端子部的氣體傳感器，而是可以應(yīng)用于傳感元件包括四個(gè)或更少或者六個(gè)或更多電極的任何氣體傳感器。上述實(shí)施例中使用的是由檢測(cè)氣體的設(shè)備部件和加熱該設(shè)備部件的加熱器所構(gòu)成并且這兩者通過(guò)陶瓷層相連接的傳感元件。替代地，可以使用由整體層壓且一起燒結(jié)的板形設(shè)備和加熱器所構(gòu)成的傳感元件。
權(quán)利要求
1.一種氣體傳感器，包括傳感元件，其形成為在軸向上延伸并且在前端側(cè)暴露于作為檢測(cè)目標(biāo)的氣體；保持該傳感元件的金屬殼體；在其前端部與金屬殼體相連接的外套筒；多個(gè)與傳感元件呈導(dǎo)電關(guān)系的電極輸出端子；多根分別連接至電極輸出端子的導(dǎo)線；分隔器，其容納在外套筒中并且將電極輸出端子彼此間絕緣地分別設(shè)置在其中；和具有導(dǎo)線插孔的彈性密封元件，導(dǎo)線分別通過(guò)所述導(dǎo)線插孔插入，該彈性密封元件被定位在外套筒內(nèi)比分隔器更靠近后端側(cè)，其中分隔器被保持在外套筒內(nèi)以使得其在與彈性密封元件的前端表面相接觸的同時(shí)被朝向后端推壓，并且分隔器的外圓周表面不與外套筒的內(nèi)圓周表面相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其中分隔器包括位于后端側(cè)上的后端側(cè)部分、位于前端側(cè)上的前端側(cè)部分、以及位于后端側(cè)部分和前端側(cè)部分之間的凸緣部，凸緣部的直徑比后端側(cè)部分和前端側(cè)部分大并且包括有形成于前端側(cè)部分的一側(cè)上且朝向前端側(cè)的前端側(cè)表面，并且分隔器被保持在彈性密封元件和推壓元件之間，同時(shí)借助于在凸緣部的前端側(cè)表面上朝向彈性密封元件的前端表面施加壓力的推壓元件來(lái)將分隔器與彈性密封元件的前端表面相接觸地朝向后端推壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體傳感器，其中推壓元件定位在分隔器的前端側(cè)部分的外周邊上，并借助于一個(gè)變形部將分隔器朝向后端推壓，所述變形部已經(jīng)由于徑向向內(nèi)地壓下外套筒位于推壓元件徑向外側(cè)的一部分而被變形為向內(nèi)的凸形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的氣體傳感器，其中傳感元件為板形并且在后端側(cè)上的前和后表面上具有多個(gè)電極端子部，電極輸出端子被固定地保持在分隔器和傳感元件之間，同時(shí)電極輸出端子與傳感元件的相應(yīng)電極端子部相接觸，并且位于每個(gè)電極輸出端子和傳感元件的每個(gè)電極端子部之間的接觸部分與分隔器的由推壓元件所支撐的被支撐部分在氣體傳感器的軸向上定位為相對(duì)彼此呈偏移關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的氣體傳感器，其中分隔器的外圓周表面和外套筒的內(nèi)圓周表面在徑向上間隔0.5mm或更大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的氣體傳感器，其中分隔器的后端表面被形成為從周邊邊緣徑向向內(nèi)地凹陷的形狀，并且分隔器被保持在外套筒內(nèi)以使得后端表面的周邊邊緣與彈性密封元件的前端表面相接觸。
全文摘要
一種氣體傳感器，其中即使在有沖擊從外面施加于外套筒的時(shí)候也能防止分隔器破裂并且分隔器能被穩(wěn)定地保持在外套筒內(nèi)。分隔器(82)被容納在外套筒(44)內(nèi)且不與外套筒(44)的內(nèi)圓周表面相接觸，并且分隔器(82)被保持為與彈性密封元件(50)的前端表面相接觸并且被朝向后端推壓。這時(shí)，分隔器(82)被保持在推壓金屬片(200)和彈性密封元件(50)之間同時(shí)被朝向彈性密封元件(50)推壓。推壓金屬片(200)定位于分隔器(82)的前端側(cè)部分(301)周圍，并且在外套筒(44)的變形部(205)的作用下，推壓金屬片(200)被變形以便將分隔器(82)朝向后端推壓。由于以上結(jié)構(gòu)，即使在有沖擊從外面應(yīng)用于外套筒(44)的時(shí)候，沖擊也不會(huì)被直接傳遞到分隔器(82)并且彈性密封元件(50)吸收或緩沖這種沖擊。于是，就能防止分隔器(82)的破裂。
文檔編號(hào)G01N27/41GK1860362SQ20048002818
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者松尾康司, 德重和朗 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社