JP2009287935A - ガスセンサ及びガスセンサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸方向Oに延び、先端に検出部11を有する検出素子10と、検出部が突出するよう、検出素子を自身の内側に挿通して保持する主体金具50と、主体金具の後端部57の外周を囲んで該主体金具に接続され、自身の内側に検出素子の後端側を収容する筒状の外筒65とを備え、外筒の先端部65aのみが外周側から加締められた加締め部67が形成され、外筒の先端部と主体金具とに跨って全周にわたって液密な溶接部99が形成されているガスセンサ1である。
【選択図】図2
Description
一般に、このようなガスセンサは、長尺の検出素子の中央部付近を保持した主体金具を排気管等に取付け、検出素子先端の検出部が排気管内に露出してガスを検知できるようになっている。又、検出素子の後端側には検出部からの出力信号を取出すためのリードや端子が設けられ、端子はコネクタ等を介して外部回路に接続されている。従って、検出素子の後端側を覆うと共にリードや端子を保持するため、主体金具の後端部に筒状の外筒が接合されている。
そして、通常、主体金具と外筒の接合は、主体金具の後端部外側に外筒を重ね合わせ、適宜加締めた後、重ね合わせ部の全周にわたってレーザ溶接して行われる(特許文献1、2参照)
なお、図5において、主体金具500は六角レンチ等を係合するための鍔部520と後端部570とを備え、主体金具500に検出素子100が挿通されている。又、矢印は検出素子100の先端側を示す。
従って、本発明は、主体金具と外筒との溶接部の隙間を解消して耐腐食性を向上させたガスセンサの提供を目的とする。
このような構成とすると、外筒の先端部を主体金具に挿入し、外筒の先端部と主体金具とに跨って溶接するため、外筒と主体金具の間に隙間が生じずに液密な溶接部が容易に得られ、溶接部への水等の浸入を防止できる。
又、外筒の先端部を主体金具に挿入した際、外筒の先端を含む外筒の先端部のみが加締められ、主体金具は加締められていない。通常、主体金具は厚肉の金属から構成されて硬いため、外筒の先端部と主体金具と共に加締めると加締め工具が磨耗したり、加締め力が強すぎると主体金具が変形するおそれがあるが、外筒の先端部のみを加締めることで、工具の磨耗や主体金具の変形を防止し、生産性や歩留まりを向上させることができる。
このような構成とすると、外筒の先端部の内径を本体部の外径より小さくすることで、外筒の先端部を主体金具の縮径部に挿入した際、外筒の先端部が本体部と縮径部の境界で当接し、挿入深さの位置決めを容易に行うことができる。
このような構成とすると、実生産において外筒や主体金具に寸法誤差が生じても、両者を遊嵌させてから加締ることができるので、寸法誤差の影響を受けずに生産性を向上させることができる。
このような製造方法とすることで、作製されたガスセンサは、外筒の先端部の内径を本体部の外径より小さくすることで、外筒の先端部を主体金具の縮径部に挿入した際、外筒の先端部が本体部と縮径部の境界で当接し、挿入深さの位置決めを容易に行うことができる。
図1は、本発明の実施形態に係るガスセンサ1の軸方向Oに沿う断面構造を示す。この実施形態において、ガスセンサ1は自動車の排気管内に挿入されて先端(図1の矢印F側)が排気ガス中に曝され、排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検出する全領域空燃比センサになっている。そして、検出素子10は、酸素イオン伝導性の固体電解質体に一対の電極を積層した酸素濃淡電池を構成し、酸素量に応じた検出値を出力する公知の検出素子である。
なお、図1の下側(矢印F側)をガスセンサ1の先端側とし、図1の上側をガスセンサ1の後端側とする。
さらに、主体金具50は、軸方向Oに貫通する貫通孔58を有し、貫通孔58の径方向内側に棚部54が突出し、棚部54は、軸方向Oに垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。
従って、検出素子10の先端側が貫通孔58の先端側から突出し、電極パッド16が貫通孔58の後端側から突出した状態で、検出素子10が主体金具50に保持される。
なお、セラミックスリーブ27と主体金具50の加締め部53との間には、セラミックスリーブ27の肩部28に沿って加締めパッキン29が配置されており、加締めパッキン29を介して加締め部53を下方(先端側)へ加締めることにより、セラミックスリーブ27が先端側に押し付けられ、シール材22、26を押し潰している。
なお、セパレータ60と外筒65の間に筒状金属製の保持金具70が配置され、保持金具70の後端が内側に折り曲げられて支持部71を形成している。そして、セパレータ60の後端側に設けた拡径の鍔部62を支持部71に係止させて、セパレータ60が保持金具70に保持される。保持金具70は、外筒65と共に内側へ向かって加締められて外筒65の所定位置に固定される。
さらに、外筒65の後端開口部をグロメット75が閉塞し、各リード線64はグロメット75を軸方向に貫通するリード線挿通孔76を通って気密に挿通され、外部に引き出される。グロメット75は外筒65と共に内側へ向かって加締められて外筒65の後端に固定され、さらにセパレータ60の後面を先端側へ押圧している。
図2において、溶接前の主体金具の後端部57は、本体部57aと縮径部57bとが段をなして繋がっており(矢印Bに示す破線)、又、外筒65の内径は、縮径部57bの外径より大きく、本体部57aの外径より小さい。このため、詳しくは後述するが、外筒の先端部65aを縮径部57bに挿入した際、両者間に隙間Pが生じると共に、外筒の先端部65aは上記段部に当接し、先端部65aと本体部57aが突き合わせられる。このとき、主体金具(の縮径部57b)と外筒65との間に隙間Pを介して重ね合わせ部が形成される。
そして、この状態で外筒の先端を含むようにして外筒の先端部65aのみが外周側から加締められて縮径部57bの内面に接し、加締め部67が形成される。さらに、上記段の径方向の厚みは外筒65の厚みDとほぼ同一になっているため、加締め後の外筒65と本体部57aの外面同士が略面一になる。
なお、本発明において「外筒65の先端部65a」とは、外筒65の先端を含む軸方向Oに所定の広がりを持った領域をいうものとする。又、外筒65の先端は溶接前には明確に存在するが、溶接によって溶融するため、外筒65の先端を明確な一点として規定できない。但し、通常、外筒と主体金具との突合せ部の真中付近を狙って溶接が行われるので、軸方向Oから見たとき、溶融部の中心(図1のB点)を外筒65の先端の位置とみなす。
本発明においては、外筒65の先端部65aを主体金具50に挿入し、外筒65の先端部65aを溶接するため、外筒65と主体金具50の間に隙間が生じずに液密な溶接部99が容易に得られ、得られたガスセンサ1の溶接部99への水等の浸入を防止できる。
又、本発明においては、外筒65の先端部65aを主体金具50に挿入した際、外筒65の先端部65aのみが加締められ、主体金具50は加締められていない。通常、主体金具50は厚肉の金属から構成されて硬いため、外筒65の先端部65aと主体金具50と共に加締めると加締め工具が磨耗したり、加締め力が強すぎると主体金具50が変形するおそれがある。そこで、外筒65の先端部65aのみを加締めることで、工具の磨耗や主体金具50の変形を防止し、生産性や歩留まりを向上させることができる。
又、上記したように、主体金具の後端部57を、本体部57aと縮径部57bとが段をなすよう形成し、外筒65の内径が縮径部57bの外径より大きく、本体部57aの外径より小さくすると、外筒65を主体金具50に挿入した際、外筒65の先端部65aが上記段部に当接するので、挿入深さを容易に位置決めすることができ、生産性をさらに向上させることができる。さらに、段部の上下位置で先端部65aと本体部57aが突き合わせられるので、突合せ部を狙って溶接することにより、液密な溶接部99が容易に得られる。
そして、上記したように、上記段の径方向の厚みを外筒65の厚みとほぼ同一にすると、加締め後の外筒65と本体部57aの外面同士が面一になり、材料厚みも等しくなるので、両者の溶融部具合が均等になり、液密な溶接部99が容易に得られる。
図3において、図1で説明したようにして検出素子10が主体金具50で保持され、主体金具50の先端にプロテクタ8が接合されている。そして、この組み付け体に対し、上から(検出素子10の後端側12)から外筒65が被せられる(各部組立工程)。
そして、外筒65の先端部65aを、主体金具50の後端部57(この実施形態では縮径部57b)の外周を囲むように配置する(外筒配置工程)。ここで、前述したように、主体金具50の後端部57は、本体部57aと縮径部57bとが段をなすよう形成され、その段の後面57xに外筒65の先端部65aが当接した状態で外筒65が配置され、外筒65と縮径部57bの間に境界(加締め後の突合せ部)Bが形成される。又、後端部57(この実施形態では縮径部57b)と外筒65とは遊嵌しつつ重ね合わせ部を形成する。
次に、突合せ部B付近を狙い、外周側から全周にわたって先端部65aと主体金具の本体部57aを跨ぐレーザ溶接を行い、液密な溶接部99を形成する(溶接工程)。このとき、レーザを軸方向Oと直交する方向から照射することで、外筒65と主体金具50の溶融具合がほぼ均等となる。但し、外筒65と主体金具50を跨ぐように溶接部99を形成することができる限り、レーザの照射位置が突合せ部Bから軸方向Oに偏っていてもよい。
そして、加締め工程において、外筒65の先端部65aと縮径部57bとの重ね合わせ部(縮径部57bの軸方向Oの長さに相当する部分)を外周側から加締めることで、加締め部67が形成される。
溶接工程においては、突合せ部B付近を狙ってレーザ溶接を行うことで、突合せ部Bから先端及び後端へ向かい、かつ軸心方向に向かって溶融部が広がり、溶接部99が形成される。
10 検出素子
11 検出部
50 主体金具
57 主体金具の後端部
57a 本体部
57b 縮径部
65 外筒
65a 外筒の先端部
67 加締め部
99 溶接部
O 軸方向
F 先端の方向
Claims (6)
- 軸方向に延び、先端側に検出部を有する検出素子と、
前記検出部が突出するように、前記検出素子を自身の内側に挿通して保持する主体金具と、
前記主体金具の後端部の外周を囲んで該主体金具に接続され、自身の内側に前記検出素子の後端側を収容する筒状の外筒とを備えたガスセンサにおいて、
前記外筒の先端部のみが加締められた加締め部が形成され、前記外筒の先端部と前記主体金具とに跨って全周にわたって液密な溶接部が形成されているガスセンサ。 - 前記主体金具の後端部は、本体部と、前記本体部から後端側へ向かって縮径する縮径部とを有し、前記外筒の先端部は前記縮径部の外周を囲むと共に前記本体部より後端側に位置し、前記溶接部が前記外筒の先端部と前記本体部とに跨って形成されている請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記外筒のうち前記加締め部を除く部分の内径は、前記主体金具の後端部のうち前記外筒の先端部で囲まれた部分の外径より大きい請求項1又は2に記載のガスセンサ。
- 軸方向に延び、先端側に検出部を有する検出素子と、
前記検出部が突出するように、前記検出素子を自身の内側に挿通して保持する主体金具と、
前記主体金具の後端部の外周を囲んで該主体金具に接続され、自身の内側に前記検出素子の後端側を収容する筒状の外筒とを備えたガスセンサの製造方法であって、
前記外筒の先端部を、前記主体金具の後端部の外周を囲むように配置する外筒配置工程と、
前記外筒の先端部のみを外周側から加締める加締め工程と、
前記外筒の先端部と前記主体金具とに跨って全周にわたってレーザ溶接を行って液密な溶接部を形成する溶接工程と
を有するガスセンサの製造方法。 - 前記主体金具の後端部は、本体部と、前記本体部から後端側へ向かって縮径する縮径部とを有し、
前記外筒配置工程において、前記外筒の先端部を、前記縮径部の外周を囲むと共に前記本体部より後端側に配置し、
前記溶接工程において、前記外筒の先端部と前記本体部とに跨って前記レーザ溶接を行う請求項4に記載のガスセンサの製造方法。 - 前記外筒のうち前記加締め部を除く部分の内径は、前記主体金具の後端部のうち前記外筒の先端で囲まれた部分の外径より大きく、
前記外筒配置工程において、前記外筒の先端部を、前記主体金具の後端部に遊嵌した状態で配置する請求項4又は5に記載のガスセンサの製造方法。
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