JP2008224366A - 自動車用温度センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車用温度センサ100を排気管200に取り付けた後、高温に曝されるニップル106とボス201との接触面では焼付きが発生し、ニップル106とボス201との取外しが困難となり、自動車用温度センサ100の取外し作業の容易性が損なわれる恐れがある。
【解決手段】鋼材よりなるニップル106およびボス201の少なくとも一方に、溶融アルミめっき処理を施すことにより、層厚が5〜100μmの鉄−アルミ金属間化合物層(2aまたは2b)を設ける。これにより、ニップル106の素地層1とボス201の素地層1との直接的な接触を回避することで、ニップル106とボス201との焼付きを防止し、温度センサ100の取外し作業が容易となる。
【選択図】図4
【解決手段】鋼材よりなるニップル106およびボス201の少なくとも一方に、溶融アルミめっき処理を施すことにより、層厚が5〜100μmの鉄−アルミ金属間化合物層(2aまたは2b)を設ける。これにより、ニップル106の素地層1とボス201の素地層1との直接的な接触を回避することで、ニップル106とボス201との焼付きを防止し、温度センサ100の取外し作業が容易となる。
【選択図】図4
Description
本発明は、高温環境下において用いられる自動車用温度センサに関する。
自動車用温度センサは、車両の排気管内の排気ガスの温度を検知すべく、排気管に取り付けるものである。
温度センサを排気管に取付けるために、排気管には、温度センサを螺合するためのボスが設けられる。このボスは、雌ネジが形成された雌ネジ部と、雌ネジ部よりも排気管側に位置し、雌ネジ部の最小径よりも小径の、挿通孔が形成された挿通部とが設けられている。また、温度センサには、挿通孔の内壁と当接可能なリブと、リブよりも排気管とは反対側に配置され、雌ネジと螺合する雄ネジが形成されたニップルとが設けられている。
そして、このニップルの雄ネジを、ボスの雌ネジに螺合させて締め付けることにより、リブの先端がボスの挿通孔の内壁に押圧され、排気ガス管内の気密性が確保された状態で、自動車用温度センサがボスに取り付けられる。
このような自動車用温度センサは、例えば、特開平7−102993号公報に開示されている。
特開平7−102993号公報
上述の特許文献1に記載のものは、排気管に自動車用温度センサの先端が通るだけの寸法の孔を開け、ボスを排気管の外側に設けることにより、ボスが高温の影響を受けないようにしている。
しかしながら、自動車用温度センサを排気管に固定する、ニップルとボスとの締結部では、凝着により、どうしても焼付きが発生しやすい。
よって、焼付きを防止するためには、上述の特許文献1の如く、ボスを排気管の外側に取り付けるだけでは、十分とは言えない場合がある。なぜなら300〜700℃といった高温の排気ガスが流れる排気管に直接取り付けられるボスは、排気管からの熱伝導等により、高温になることは避けられないからである。
そして、このような高温下に自動車用温度センサがさらされ、ニップルとボスとの間に焼付きが発生すると、ニップルとボスとの取外しが困難となり、自動車用温度センサの取外し作業の容易性が損なわれる恐れがある。
本発明はかかる事情に鑑み、取外し作業の容易な自動車用温度センサを提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、内燃機関より排出される排気ガスが流れる排気管内に突出して、前記排気ガスの温度を検出する感温部と、前記感温部の電気信号を取り出す電極線を、内側に絶縁保持してなるシース部材と、前記シース部材の外周に固定され、前記感温部側の端面に着座部を有するフランジ状の封止部材と、鋼材により形成されるとともに前記排気管の外周に取り付けられ、内側に雌ネジ部と前記着座部に当接する当接部とを有する取付座と、鋼材により形成されるとともに前記シース部材の外周に設けられ、外側に設けられた雄ネジ部と前記雌ネジ部とが螺合することによって、前記封止部材の着座部とは反対側の端面を押圧することにより、前記着座部を前記当接部に当接させて前記封止部材を前記取付座に固定する固定部材とを備える自動車用温度センサにおいて、前記取付座および前記固定部材の少なくとも一方の表面に、溶融アルミめっき処理を施すことで、鉄−アルミ金属間化合物層を設けたことを特徴とする自動車用温度センサである。
つまり、焼付きの原因の一つである高温環境下における鋼材同士(取付座と固定部材のことである)の直接的な接触を避けるために、取付座および固定部材のいずれか一方、若しくはその両方の表面に、溶融アルミめっき処理を施し、鉄−アルミ金属間化合物層を設ける。この鉄−アルミ金属間化合物層により、固定部材が取付座に螺合する際に、両部材の素地同士が直接接触することが回避され、焼付きを防止することができる。
請求項2に記載の発明は、上記鉄−アルミ金属間化合物層の平均層厚を5〜100μmとしたものである。鉄−アルミ金属間化合物層の平均層厚を5〜100μmとすることで、金属間化合物層による焼付き防止効果をより顕著に発揮することが可能である。
以下、本発明を具体化した自動車用温度センサ100に係る実施形態について、図面を参照して説明する。この自動車用温度センサ100は、車両用エンジンから排出される排気ガス温度を検出するセンサとして適用したものであり、自動車の排気管に取り付けられるものである。
図1〜図3に示すように、自動車用温度センサ100は、感温部10とケース部20とで構成される。そして、この温度センサ100は、排気管200に取付部30にて固定される。
上述の感温部10は、排気ガスに曝されることにより排気温度を感知する部分であり、主として、排気温度を感知するサーミスタ等の感温素子101、感温素子101を電気的に接続するシースピン芯線102および感温素子101を保護する感温部カバー103とから成る。
感温部カバー103は、金属製の有底筒状部材であり、円筒状のシースピン104の先端外周に嵌合されている。このシースピン104は、内部にシースピン芯線102を収容し、このシースピン芯線102を保護する。
また、上述した感温部10は、シースピン104を介してケース部20と接続されている。なお、シースピン104はシース部材に相当する。
次に、ケース部20は、シースピン104や、シースピン芯線102が接続されるコネクタ108等を収容するものであり、これらを収容するプロテクションチューブ107や、リブ105により構成されている。以下、図1で見て上方を基端側、下方を先端側と定義する。
リブ105は、中央に貫通孔を設けた皿状部材であり、基端側に段付き部105aが形成されている。そして、段付き部105aに、筒状の金属製プロテクションチューブ107が嵌めこまれ、溶接、又はろう付け等により接合されている。また、リブ105の上記貫通孔にシースピン104が挿入され、溶接、又はろう付け等によって、リブ105は、シースピン104に固定されている。リブ105の先端側にはテーパーを有する着座部105bがある。このリブ105は封止部材に相当する。
また、上述のコネクタ108は、先端側でシースピン芯線102に接続されるとともに、基端側でリード線109と接続されている。このリード線109は、プロテクションチューブ107の端部に取り付けられる可撓性を有し、フレキシブルに曲折可能な保護チューブ112内に収容されている。
取付部30は、固定部材に相当するニップル106と、取付座に相当するボス201とで構成される。ボス201および排気管200には連通孔202が設けられており、感温部10およびシースピン104はこの連通孔202を通って排気管200内部に突出する。
図2に示すように、着座部105bは、ボス201の内周先端側のテーパー部201bに当接する構造となっている。そして、ニップル106およびボス201に各々設けられた、雄ネジ部106a、雌ネジ部201aが螺合することにより、ニップル106先端側の端面が、リブ105の基端側の端面を押圧する。
つまり、着座部105bによってテーパー部201bが先端側に押圧されることで、排気ガスに対する気密性を確保しながら、ケース部20が排気管200に取り付けられる。ここで、テーパー部201bは当接部に相当する。
ニップル106は、プロテクションチューブ107および保護チューブ112の外周を挿通可能とする孔が形成された略筒状部材であり、プロテクションチューブ107の外周を取り巻くように設けられている。このニップル106の孔の径は、プロテクションチューブ107外周が円滑に挿通可能とするため、プロテクションチューブ107の外周とニップル106の内周との間に、所定寸法の隙間114が設けられている。
以上、説明した排気温センサ100は、排気管200内を流れる排気ガスの温度を測定し、その排気温に基づく排気温信号を、リード線109を介して、図示せぬ制御装置へ送出する。
本実施形態では、鋼材であるステンレス鋼(SUS304またはSUS430)のニップル106およびボス201を用いた。
そして、ニップル106をアルミ浴中に浸漬する溶融アルミめっき処理により、ニップル106の素地層1表面に、図2のA部拡大図である図4に示す鉄−アルミ金属間化合物層2aを形成した。ここで、素地層1とは、鉄を主成分とする合金層のことである。
上述の溶融アルミめっきは、JISH8642に基づき施工し、使用するアルミ地金は、3種(99%)以上のものを使用した。溶融アルミめっき処理の加工工程は、まず前処理として、ニップル106の脱脂、酸洗、乾燥を行う。そして、溶解したアルミ浴中にニップル106を所定時間浸漬する。この浸漬処理により、まずは、ニップル106の雄ネジ部106aの表面層である素地層1の表面に鉄−アルミ金属間化合物層2aと、さらにその表面にアルミ層の3重層が形成される。その後、700℃前後の低温熱拡散処理を、約30分施し、形成された最表層のアルミ層全てを拡散除去する。これにより、層厚が平均50μmで略均一な鉄−アルミ金属間化合物層2aが形成される。なお、後処理として、ニップル106表面の素地層1上に鉄−アルミ金属間化合物層2aが形成されたニップル106を酸洗、湯洗し、仕上げ、検査工程を経て完成させる。以上の一連の工程が、本発明の溶融アルミめっき処理に相当する。
なお、この低温熱拡散処理時間は、溶融アルミめっき処理にて必然的に形成されるアルミ層と、素地層1とが完全に反応して鉄−アルミ金属間化合物層2aが十分に形成可能な時間を設定する。しかしながら、低温熱拡散処理において、アルミ層が完全に金属間化合物層化されない場合であっても、鉄−アルミ金属間化合物層2aの体積率に比べてアルミ層が十分に小さく、且つ雄ネジ部106aと雌ネジ部201aとの螺合時の軸力(ネジの締め付けトルク)が保証される範囲内であれば、アルミ層は若干残留してもよい。
ここで、鉄−アルミ金属間化合物層2aの厚さに関して、鉄−アルミ金属間化合物層2aの層厚が5μm未満であると、鉄−アルミ金属間化合物層2aによる焼付き防止効果が表れないことが実験により確認された。このため、鉄−アルミ金属間化合物層2aの層厚は5μm以上とすることが好ましい。
また、層厚が100μmを超える鉄−アルミ金属間化合物層2aを形成しようとした場合、低温熱拡散処理によるアルミ層の拡散が不十分となり、残留した相対的に強度の低いアルミ層によって取付部30での軸力が確保されない場合がある。よって、層厚は100μm以下が好適である。
なお、鉄およびアルミは不動態を形成し易い金属であることから、図4に示す如く、鉄−アルミ金属間化合物層2aの表層には酸化皮膜3が形成される。ちなみに、鉄−アルミ金属間化合物層2aの層厚が50μmであるのに対し、酸化皮膜3は数nm単位の厚さに過ぎないものである。
また、上述の実施形態では、低温熱拡散処理時間を30分としたが、形成する鉄−アルミ金属間化合物層2aの層厚に基づき、アルミ層が十分に拡散し得る時間(例えば、5分〜2時間)を確保すればよい。
なお、ニップル106ではなく、ボス201の方に上記溶融アルミめっき処理を施して、雌ネジ部201aの素地層1の表面に、鉄−アルミ金属間化合物層2bを形成してもよい。
また、図4の例に代えて、図2のA部拡大図としての図5に示すように、雄ネジ部106aおよび雌ネジ部201aの両方に溶融アルミめっき処理を施して、各々の表面に鉄−アルミ金属間化合物層(2aおよび2b)を設けてもよい。すなわち、雄ネジ部106aの素地層1の表面に、鉄−アルミ金属間化合物層2aを形成するとともに、雌ネジ部201aの素地層1の表面に、鉄−アルミ金属間化合物層2bを形成するようにしてもよい。これにより、焼付き防止効果は更に向上する。
ところで、上述の実施例では、酸化皮膜3が、振動等によって剥がれ落ちることがある。その場合、この酸化皮膜3の剥がれカスが、図4、5に示される、雄ネジ部106aのフランク(山の頂と谷底とを連絡する面)と雌ネジ部201aのフランクとの間に形成される空隙113に蓄積されることとなる。その結果、ニップル106をボス201から取り外す際に、そのカスで目詰まりを起こし、自動車用温度センサ100の取外しが困難になる恐れがある。
そこで、雄ネジ部106aの素地層1表面、および雌ネジ部201aの素地層1表面の一方あるいは両方に、鉄−アルミ金属間化合物層(2aまたは2b)を形成する場合であっても、その空隙113が、酸化皮膜3の剥がれカスを十分蓄積可能な容量を確保できるようにすれば、自動車用温度センサ100の取外しを良好なものとすることができる。
具体的には、溶融アルミめっき処理された雄ネジ部106aと雌ネジ部201aとが螺合した際に形成される空隙113が、溶融アルミメッキ処理されずに螺合した際に形成される空隙113以上の容量を確保できるように、雄ネジ部106aと雌ネジ部201aとのはめあい構成を変更する。
ここで、公差位置に関しては、JIS規格B0209−1に明記されている通り、雌ネジに対してGおよびHの計2種類があり、雄ネジに対してe、f、g、hの計4種類がある。そして、雌ネジの場合には、公差位置がHからGになると、有効径が大きくなるように規定されており、一方、雄ネジの場合、公差位置がhから順に、g、f、eとなるにつれ、有効径が小さくなるように規定されている。これらの公差位置を適宜選択した、雄ネジおよび雌ネジを採用することにより、雄ネジと雌ネジとのフランク間の空隙の大きさ、および雄ネジと雌ネジとの噛み合う面積が変化する。
そこで、本実施例では、このJISに基づく公差位置を適宜選択し、例えば、今回実験により、螺合時における十分な軸力が保証されることが確認された、公差位置eの雄ネジ部106aおよび公差位置Hの雌ネジ部201aを採用する。こうすれば、従来のニップル106やボス201にて使用されていた公差位置gの雄ネジ部106a、公差位置Hの雌ネジ部201aの組合せよりも、フランク間の空隙113の容量を増大させることができる。
すなわち、雄ネジ部106aの公差位置を、gからeに変更して、雄ネジ部106aの有効径を小さくすることで、空隙113の容量は、従来よりも増大する。
これにより、酸化皮膜3が、振動等によって剥がれ落ちたとしても、その剥がれカスが、十分な容量を有する空隙113に蓄積されるため、ニップル106をボス201から取り外す際に、そのカスで目詰まりを起こして、自動車用温度センサ100の取外しが困難になることを効果的に抑制することができる。
なお、雌ネジ部201aを、公差位置HからGに変更してもよい。そうすると、雌ネジ部201aの有効径は大きくなるため、フランク間の空隙113の容量をより増大させることができ、その酸化皮膜3の剥がれカスによる目詰まり防止効果をより確保できる。
また、溶融アルミめっき処理によって形成される鉄−アルミ金属間化合物層(2aまたは2b)により、雄ネジ部106aおよび雌ネジ部201aの耐食性、耐摩耗性および耐熱性が向上するため、元来耐食性を有するステンレス鋼をニップル106およびボス201に必ずしも用いる必要はなく、炭素鋼等のより安価な鋼材で代用することが可能となる。
1…素地層
2a…鉄−アルミ金属間化合物層
2b…鉄−アルミ金属間化合物層
3…酸化皮膜
100…自動車用温度センサ
101…感温素子
102…シースピン芯線
103…感温部カバー
104…シースピン(シース部材)
105…リブ(封止部材)
105a…段付き部
105b…着座部
106…ニップル(固定部材)
106a…雄ネジ部
107…プロテクションチューブ
108…コネクタ
109…リード線
112…保護チューブ
113…空隙
114…隙間
200…排気管
201…ボス(取付座)
201a…雌ネジ部
201b…テーパー部(当接部)
202…連通穴
2a…鉄−アルミ金属間化合物層
2b…鉄−アルミ金属間化合物層
3…酸化皮膜
100…自動車用温度センサ
101…感温素子
102…シースピン芯線
103…感温部カバー
104…シースピン(シース部材)
105…リブ(封止部材)
105a…段付き部
105b…着座部
106…ニップル(固定部材)
106a…雄ネジ部
107…プロテクションチューブ
108…コネクタ
109…リード線
112…保護チューブ
113…空隙
114…隙間
200…排気管
201…ボス(取付座)
201a…雌ネジ部
201b…テーパー部(当接部)
202…連通穴
Claims (2)
- 内燃機関より排出される排気ガスが流れる排気管内に突出して、前記排気ガスの温度を検出する感温部と、
前記感温部の電気信号を取り出す電極線を、内側に絶縁保持してなるシース部材と、
前記シース部材の外周に固定され、前記感温部側の端面に着座部を有するフランジ状の封止部材と、
鋼材により形成されるとともに前記排気管の外周に取り付けられ、内側に雌ネジ部と前記着座部に当接する当接部とを有する取付座と、
鋼材により形成されるとともに前記シース部材の外周に設けられ、外側に設けられた雄ネジ部と前記雌ネジ部とが螺合することによって、前記封止部材の着座部とは反対側の端面を押圧することにより、前記着座部を前記当接部に当接させて前記封止部材を前記取付座に固定する固定部材と
を備える自動車用温度センサにおいて、
前記取付座および前記固定部材の少なくとも一方の表面に、溶融アルミめっき処理を施すことで、鉄−アルミ金属間化合物層を設けたことを特徴とする自動車用温度センサ。 - 前記鉄−アルミ金属間化合物層の平均層厚は5〜100μmであることを特徴とする請求項1記載の自動車用温度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007061821A JP2008224366A (ja) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | 自動車用温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007061821A JP2008224366A (ja) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | 自動車用温度センサ |
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Publication Number | Publication Date |
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Country Status (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016027322A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-02-18 | 日本特殊陶業株式会社 | センサ及びセンサ取付構造体 |
WO2021180654A1 (de) * | 2020-03-12 | 2021-09-16 | Hamilton Bonaduz Ag | Sensorbaugruppe mit sicherungsformation |
-
2007
- 2007-03-12 JP JP2007061821A patent/JP2008224366A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016027322A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-02-18 | 日本特殊陶業株式会社 | センサ及びセンサ取付構造体 |
WO2021180654A1 (de) * | 2020-03-12 | 2021-09-16 | Hamilton Bonaduz Ag | Sensorbaugruppe mit sicherungsformation |
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