JP5989947B2 - Gas sensor - Google Patents
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Description
本発明は、ガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor.
ガスセンサとしては、例えば、自動車等の排気管に取り付けて、排気ガスなどの被測定ガスに含まれる特定ガス成分を検出するガスセンサが知られている。このガスセンサの具体的な形態としては、例えば、軸線方向に延びる形態をなし、先端側が被測定ガスに晒されるガス検出素子と、軸線方向に延びる筒状をなし、自身の先端からガス検出素子の先端部を突出させた状態で、ガス検出素子の周囲を取り囲む主体金具と、軸線方向に延びる筒状をなし、主体金具の後端側に配置された外筒体とを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a gas sensor, for example, a gas sensor that is attached to an exhaust pipe of an automobile or the like and detects a specific gas component contained in a gas to be measured such as exhaust gas is known. As a specific form of this gas sensor, for example, it has a form extending in the axial direction, a gas detection element whose tip side is exposed to the gas to be measured, and a cylindrical shape extending in the axial direction, and the gas detection element from its own tip. Some have a metal shell that surrounds the periphery of the gas detection element in a state where the front end portion is protruded, and an outer cylindrical body that has a cylindrical shape extending in the axial direction and is disposed on the rear end side of the metal shell ( For example, see Patent Document 1).
特許文献1のガスセンサでは、主体金具が、自身の後端部を径方向内側に屈曲させるように加締めて形成された環状の屈曲部を有している。また、外筒体が、自身の先端部が径方向外側に屈曲した形態の環状の鍔部を有している。そして、外筒体の鍔部が、主体金具の径方向内側に配置され、主体金具の屈曲部によって軸線方向の先端側に押圧される形態で固定されている。 In the gas sensor of Patent Document 1, the metal shell has an annular bent portion formed by caulking so that the rear end portion thereof is bent radially inward. Further, the outer cylinder has an annular collar portion in which the tip portion of the outer cylinder is bent radially outward. And the collar part of an outer cylinder is arrange | positioned at the radial inside of a metal shell, and is fixed by the form pressed by the bending part of a metal shell to the front end side of an axial direction.
ところで、主体金具は、その一部(後端側の部位)がガスセンサ使用時において外部に露出するため、従来、耐食性を考慮して、ステンレス鋼(SUS)により形成されていた。これに対し、本願発明者は、主体金具を、本体部と、この本体部を被覆するメッキ層(本体部よりも耐食性の高いメッキ層)とにより形成することを提案している。本体部は、安価な材料により形成するのが好ましく、例えば、炭素鋼により形成する。この本体部をメッキ層で被覆することで、本体部の腐食防止を図る。 By the way, a part of the metal shell (a part on the rear end side) is exposed to the outside when the gas sensor is used. Conventionally, the metal shell has been formed of stainless steel (SUS) in consideration of corrosion resistance. In contrast, the inventor of the present application has proposed that the metal shell is formed of a main body portion and a plating layer (a plating layer having higher corrosion resistance than the main body portion) covering the main body portion. The main body is preferably formed of an inexpensive material, for example, carbon steel. The main body is covered with a plating layer to prevent corrosion of the main body.
ところが、特許文献1のガスセンサのように、主体金具の後端部を径方向内側に屈曲させるように加締めて屈曲部を形成し、この屈曲部によって、外筒体の鍔部を、軸線方向先端側に押圧して固定する形態とした場合に、次のような不具合が生じる虞があった。具体的には、主体金具の後端部を径方向内側に屈曲させるように加締めて屈曲部を形成したときに、後端部(屈曲部)の外面に大きな引張応力が作用し、これが原因で、屈曲部の外面においてメッキ層に亀裂や剥離が生じる虞があった。これにより、屈曲部の本体部が外部に露出して、本体部が腐食する虞があった。 However, as in the gas sensor of Patent Document 1, a bent portion is formed by caulking so that the rear end portion of the metallic shell is bent inward in the radial direction, and the bent portion of the outer cylinder body is axially moved by this bent portion. When it is configured to be pressed and fixed to the tip side, the following problems may occur. Specifically, when the bent portion is formed by caulking the rear end portion of the metal shell inward in the radial direction, a large tensile stress acts on the outer surface of the rear end portion (bent portion). Thus, there is a possibility that the plating layer may crack or peel on the outer surface of the bent portion. As a result, the main body portion of the bent portion is exposed to the outside, and the main body portion may corrode.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、本体部と、この本体部を被覆するメッキ層とからなる主体金具について、屈曲部の外面における加締めによるメッキ層の亀裂や剥離が防止され、屈曲部の腐食が防止されたガスセンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and for a metal shell composed of a main body portion and a plating layer covering the main body portion, cracking or peeling of the plating layer due to caulking on the outer surface of the bent portion is achieved. An object of the present invention is to provide a gas sensor which is prevented and corrosion of a bent portion is prevented.
本発明の一態様は、軸線方向に延びる形態をなし、先端側が被測定ガスに晒されるガス検出素子と、上記軸線方向に延びる筒状をなし、自身の先端から上記ガス検出素子の先端部を突出させた状態で、上記ガス検出素子の周囲を取り囲む主体金具であって、自身の後端部を径方向内側に屈曲させるように加締めて形成された環状の屈曲部を有する主体金具と、上記軸線方向に延びる筒状をなし、上記主体金具の後端側に配置された外筒体であって、自身の先端部が径方向外側に屈曲した形態の環状の鍔部を有する外筒体と、を備え、上記外筒体の上記鍔部が、上記主体金具の径方向内側に配置され、上記主体金具の上記屈曲部によって上記軸線方向の先端側に押圧される形態で固定されてなるガスセンサにおいて、上記主体金具は、本体部と、上記本体部を被覆するメッキ層と、からなり、上記屈曲部の外面の最小曲率半径が、1.5mm以上とされてなり、上記ガス検出素子は、筒形状であり、上記主体金具の上記屈曲部と上記外筒体の上記鍔部との間には、環状の板パッキンが介在しており、上記外筒体の上記鍔部は、上記主体金具の上記屈曲部によって上記軸線方向先端側に押圧された上記板パッキンを通じて、上記軸線方向先端側に押圧されており、上記板パッキンの内径をD1、外径をD2としたとき、上記主体金具の上記屈曲部は、上記板パッキンのうち少なくとも(D2−D1)/2の幅寸法を有する環状部位を、上記軸線方向先端側に押圧し、上記環状部位を通じて上記外筒体の上記鍔部を上記軸線方向先端側に押圧してなるガスセンサである。 One aspect of the present invention has a form extending in the axial direction, a gas detection element whose tip side is exposed to the gas to be measured, a cylindrical shape extending in the axial direction, and a tip portion of the gas detection element from its tip. A metal shell that surrounds the periphery of the gas detection element in a protruding state, and has a ring-shaped bent portion that is formed by caulking so that its rear end is bent radially inward, An outer cylinder having a cylindrical shape extending in the axial direction and disposed on the rear end side of the metal shell, wherein the outer cylinder has an annular flange having a shape in which its tip end is bent radially outward. And the flange portion of the outer cylindrical body is disposed on the radially inner side of the metal shell, and is fixed in such a manner that it is pressed toward the distal end side in the axial direction by the bent portion of the metal shell. In the gas sensor, the metal shell is connected to the main body. A plating layer covering the main body, made from a minimum radius of curvature of the outer surface of the bent portion, Ri Na is the 1.5mm or more, the gas detection element is a cylindrical shape, the above said metal shell An annular plate packing is interposed between the bent portion and the flange portion of the outer cylindrical body, and the flange portion of the outer cylindrical body is located on the front end side in the axial direction by the bent portion of the metal shell. When the inner diameter of the plate packing is D1 and the outer diameter is D2, the bent portion of the metal shell is out of the plate packing. A gas sensor formed by pressing an annular portion having a width dimension of at least (D2-D1) / 2 toward the distal end side in the axial direction, and pressing the flange portion of the outer cylindrical body toward the distal end side in the axial direction through the annular portion. It is.
上述のガスセンサでは、主体金具として、本体部と、この本体部を被覆するメッキ層(本体部よりも耐食性の高いメッキ層)とからなる主体金具を用いている。
しかも、上述のガスセンサでは、屈曲部の外面の最小曲率半径を1.5mm以上としている。主体金具の加締めにより形成する屈曲部の外面における最小曲率半径を1.5mm以上と大きくすることで、屈曲部の外面において、加締めによるメッキ層の亀裂や剥離が防止され、本体部が外部に露出するのを防止することができる。これにより、屈曲部の本体部の腐食を防止することができる。
なお、メッキ層としては、例えば、クロメート処理したニッケルメッキ層を挙げることができる。
さらに、上述のガスセンサでは、主体金具の屈曲部が、板パッキンのうち、少なくとも(D2−D1)/2の幅寸法を有する環状部位(板パッキンの幅寸法の50%以上の幅寸法を有する環状部位)を、軸線方向先端側に押圧し、上記環状部位を通じて外筒体の鍔部を軸線方向先端側に押圧する形態としている。これにより、主体金具の屈曲部によって外筒体の鍔部を強固に押圧して固定することができると共に、主体金具の屈曲部と外筒体の鍔部との間の気密性を高めることができる。
なお、板パッキン及び環状部位の幅寸法とは、その外径から内径を差し引いた寸法をいう。内径がD1で外径がD2の板パッキンの幅寸法は、(D2−D1)である。
In the gas sensor described above, a metal shell made of a main body portion and a plating layer (a plating layer having higher corrosion resistance than the main body portion) covering the main body portion is used as the metal shell.
And in the above-mentioned gas sensor, the minimum curvature radius of the outer surface of a bending part is 1.5 mm or more. By increasing the minimum radius of curvature of the outer surface of the bent portion formed by caulking the metal shell to 1.5 mm or more, cracking and peeling of the plating layer due to caulking are prevented on the outer surface of the bent portion, and the main body portion is external. Can be prevented from being exposed. Thereby, corrosion of the main-body part of a bending part can be prevented.
In addition, as a plating layer, the nickel plating layer which carried out the chromate process can be mentioned, for example.
Furthermore, in the above-described gas sensor, the bent portion of the metal shell has an annular portion having a width dimension of at least (D2-D1) / 2 in the plate packing (an annular portion having a width dimension of 50% or more of the width dimension of the plate packing). The part) is pressed toward the front end side in the axial direction, and the collar portion of the outer cylindrical body is pressed toward the front end side in the axial direction through the annular part. Thereby, the flange of the outer cylinder can be firmly pressed and fixed by the bent portion of the metal shell, and the airtightness between the bent portion of the metal shell and the flange of the outer cylinder can be improved. it can.
The width dimension of the plate packing and the annular portion refers to a dimension obtained by subtracting the inner diameter from the outer diameter. The width dimension of the plate packing having the inner diameter D1 and the outer diameter D2 is (D2-D1).
さらに、上記のガスセンサであって、前記主体金具の内周面と前記ガス検出素子の外周面との間に圧縮充填された充填部材と、上記記主体金具の内側で且つ上記充填部材よりも後端側に位置し、上記充填部材を前記軸線方向先端側に押圧して圧縮する押圧部材と、を備え、上記押圧部材は、上記主体金具の前記屈曲部よりも上記軸線方向先端側に位置し、上記屈曲部によって、前記外筒体の前記鍔部と共に上記軸線方向先端側に押圧されて、上記充填部材を上記軸線方向先端側に押圧してなり、上記主体金具は、上記屈曲部よりも先端側に位置し、冷間加締めによって上記屈曲部と共に形成された座屈部であって、径方向外側にのみ膨らんだ筒形状をなす座屈部、を備え、上記座屈部は、上記押圧部材と離間してなるガスセンサとすると良い。 Further, in the gas sensor, a filling member that is compressed and filled between an inner peripheral surface of the metal shell and an outer peripheral surface of the gas detection element, an inner side of the metal shell, and a rear side of the filling member. A pressing member that is positioned on the end side and that compresses the filling member by pressing the filling member toward the end in the axial direction, and the pressing member is positioned closer to the end in the axial direction than the bent portion of the metal shell. , depending on the bending portion, is pressed against the axial forward end side together with the flange portion of the outer tubular member, the filling member will be pressed against the axial leading end side, the metal shell than the bent portion Is also a buckled portion that is located on the distal end side and formed together with the bent portion by cold caulking, and has a cylindrical shape that swells only radially outward, and the buckled portion is A gas sensor separated from the pressing member may be used.
上述のガスセンサでは、主体金具の屈曲部によって、押圧部材を、外筒体の鍔部と共に軸線方向先端側に押圧している。これにより、押圧部材によって充填部材を軸線方向先端側に押圧することができ、これによって、充填部材を、主体金具の内周面とガス検出素子の外周面との間に隙間無く充填することができる。これにより、充填部材によって、主体金具の内周面とガス検出素子の外周面との間を気密にすることができる。 In the gas sensor described above, the pressing member is pressed toward the distal end side in the axial direction together with the flange portion of the outer cylindrical body by the bent portion of the metal shell. Thereby, the filling member can be pressed toward the front end side in the axial direction by the pressing member, whereby the filling member can be filled without a gap between the inner peripheral surface of the metal shell and the outer peripheral surface of the gas detection element. it can. Thereby, the space between the inner peripheral surface of the metallic shell and the outer peripheral surface of the gas detection element can be hermetically sealed by the filling member.
ところで、前述のように、屈曲部の曲率半径を大きくすることで、その外面において、加締めによるメッキ層の亀裂や剥離が防止され、本体部が外部に露出するのを防止することができる。ところが、屈曲部の曲率半径が大きくなるにしたがって、屈曲部によって、押圧部材を軸線方向先端側に押圧する力が弱くなり、その結果、充填部材による気密性が低下する虞がある。 By the way, as described above, by increasing the radius of curvature of the bent portion, it is possible to prevent cracking and peeling of the plating layer due to caulking on the outer surface, and to prevent the main body portion from being exposed to the outside. However, as the radius of curvature of the bent portion increases, the force that presses the pressing member toward the distal end in the axial direction is weakened by the bent portion, and as a result, the airtightness of the filling member may be reduced.
これに対し、主体金具において、屈曲部よりも先端側の位置に、加締めにより屈曲部と共に座屈部を形成することで、屈曲部によって、押圧部材を軸線方向先端側に押圧する力を高め、その結果、充填部材による気密性を高めることができる。詳細には、主体金具が座屈した分だけ、屈曲部と押圧部材との間の軸線方向距離が短くなるので、屈曲部により押圧部材を軸線方向先端側に押圧する力を増大させることができる。例えば、主体金具を熱加締めすることで、屈曲部と共に座屈部を形成することができる。 On the other hand, in the metal shell, the buckling portion is formed together with the bending portion by caulking at a position closer to the distal end than the bending portion, thereby increasing the force with which the pressing member is pressed toward the distal end side in the axial direction. As a result, the airtightness of the filling member can be improved. Specifically, since the axial distance between the bent portion and the pressing member is shortened by the amount of buckling of the metal shell, the force for pressing the pressing member toward the distal end side in the axial direction by the bent portion can be increased. . For example, the buckling portion can be formed together with the bent portion by heat-caching the metal shell.
しかしながら、主体金具を熱加締めした場合、座屈部は、主体金具の径方向外側と内側の両側に膨らんで座屈した形状となる。このため、主体金具の内周面と押圧部材との間に隙間がない(あるいは、極めて小さな隙間しかない)小型化されたガスセンサの場合、主体金具に対し熱加締めを行うと、座屈部が形成される部位が径方向内側に膨らもうとして押圧部材と干渉してしまい、十分に主体金具を座屈させることができない虞があった。このために、屈曲部により押圧部材を軸線方向先端側に押圧する力が不足し、充填部材による気密性が低下する虞があった。 However, when the metal shell is heat-clamped, the buckled portion has a shape that bulges and buckles on both the radially outer side and the inner side of the metal shell. For this reason, in the case of a downsized gas sensor in which there is no gap between the inner peripheral surface of the metal shell and the pressing member (or there is only a very small gap), There is a possibility that the portion where the metal plate is formed interferes with the pressing member in an attempt to swell radially inward, and the metal shell cannot be sufficiently buckled. For this reason, the force which presses a pressing member to an axial direction front end side by a bending part is insufficient, and there exists a possibility that the airtightness by a filling member may fall.
そこで、上述のガスセンサでは、熱加締めではなく、冷間加締めによって、屈曲部と共に、径方向外側にのみ膨らんだ筒形状をなす座屈部を形成している。冷間加締めにより主体金具を座屈させた場合、径方向内側に膨らむことなく、径方向外側にのみ膨む形態で座屈する。これにより、上述のガスセンサは、座屈部が押圧部材と離間したガスセンサとなる。このため、主体金具の内周面と押圧部材との間に隙間がない(あるいは、極めて小さな隙間しかない)小型化されたガスセンサであっても、加締めて形成する座屈部が押圧部材と干渉することがなく、屈曲部により押圧部材を軸線方向先端側に適切に押圧することができる。 Therefore, in the above-described gas sensor, a buckling portion having a cylindrical shape that swells only outward in the radial direction is formed together with the bending portion by cold caulking instead of hot caulking. When the metal shell is buckled by cold caulking, it does not bulge radially inward but buckles in a form that bulges only radially outward. Thereby, the above-mentioned gas sensor becomes a gas sensor in which the buckling portion is separated from the pressing member. For this reason, even if the gas sensor is miniaturized with no gap (or only a very small gap) between the inner peripheral surface of the metal shell and the pressing member, the buckled portion formed by caulking is connected to the pressing member. The pressing member can be appropriately pressed toward the distal end side in the axial direction by the bent portion without interference.
さらに、上記いずれかのガスセンサであって、前記主体金具の前記本体部は、炭素鋼からなるガスセンサとすると良い。 Furthermore, in any of the above gas sensors, the main body portion of the metal shell may be a gas sensor made of carbon steel.
主体金具の本体部を炭素鋼により形成することで、従来のように主体金具をステンレス鋼により形成する場合に比べて、安価となる。
なお、主体金具の本体部を炭素鋼により形成した場合には、熱加締めによって、屈曲部及び座屈部を形成するのは好ましくない。熱加締めでは、屈曲部及び座屈部を適切に形成することができない虞があり、また、炭素鋼を構成する鉄が酸化して脆くなる虞があるからである。しかしながら、前述のように、本願では、主体金具の冷間加締めによって、屈曲部及び座屈部を形成するので、上記のような不具合が生じる虞がない。
By forming the main body of the metal shell from carbon steel, the cost becomes lower than when the metal shell is formed from stainless steel as in the prior art.
In addition, when the main-body part of a metal shell is formed with carbon steel, it is not preferable to form a bent part and a buckled part by heat caulking. This is because, in heat caulking, there is a possibility that the bent portion and the buckled portion cannot be appropriately formed, and iron constituting the carbon steel may be oxidized and become brittle. However, as described above, in the present application, since the bent portion and the buckled portion are formed by cold caulking of the metal shell, there is no possibility that the above-described problems occur.
さらに、上記いずれかのガスセンサであって、前記主体金具は、自身の先端側に位置し、上記ガスセンサが取り付けられる被取付部材に上記ガスセンサを取り付けるためのネジ部と、上記ネジ部よりも後端側に位置し、上記ネジ部を上記被取付部材のネジ孔に螺挿するための工具を係合させる工具係合部と、前記屈曲部よりも先端側に位置し、冷間加締めによって上記屈曲部と共に形成された座屈部であって、径方向外側に膨らんだ筒形状をなす座屈部と、を備え、上記座屈部は、上記工具係合部よりも後端側に位置してなるガスセンサとすると良い。 Further, in any one of the above gas sensors, the metal shell is located on a front end side of the gas sensor, a screw part for attaching the gas sensor to a member to be attached to which the gas sensor is attached, and a rear end of the screw part A tool engaging portion for engaging a tool for screwing the screw portion into the screw hole of the attached member, and a distal end side with respect to the bent portion. A buckling portion formed together with the bending portion, and having a cylindrical shape bulging radially outward, and the buckling portion is located on the rear end side of the tool engaging portion. The gas sensor is good.
上述のガスセンサでは、主体金具の冷間加締めによって、屈曲部と共に、径方向外側に膨らんだ筒形状をなす座屈部を形成している。ところで、冷間加締めにより座屈変形させた座屈部は、元々、冷間加締めによって適切に座屈変形するように肉厚が薄くされているため、剛性が低い。このため、軸線方向について、座屈部が、工具係合部とネジ部との間に位置している場合には、工具係合部に工具(例えば、六角レンチ)を係合させて、ネジ部を被取付部材(例えば、排気管)のネジ孔に螺挿するようにして主体金具を締め付けたとき、座屈部に締め付けトルクがかかり、座屈部が破損する(ねじ切れる)虞がある。 In the above-described gas sensor, a buckling portion having a cylindrical shape bulging radially outward is formed together with the bent portion by cold caulking of the metal shell. By the way, the buckled portion that has been buckled and deformed by cold caulking is originally thin in thickness so as to be appropriately buckled and deformed by cold caulking, and therefore has low rigidity. For this reason, when the buckling portion is positioned between the tool engaging portion and the screw portion in the axial direction, a tool (for example, a hexagon wrench) is engaged with the tool engaging portion, and the screw When the metal shell is tightened so that the portion is screwed into the screw hole of the attached member (for example, the exhaust pipe), tightening torque is applied to the buckled portion, and the buckled portion may be damaged (twisted). .
これに対し、上述のガスセンサでは、座屈部が、ネジ部よりも後端側に位置する工具係合部(例えば、六角形状の部位)よりも、さらに後端側に位置している。すなわち、軸線方向について、座屈部が、工具係合部に対し、ネジ部とは反対側に位置している(座屈部が、ネジ部と工具係合部との間に存在しない)。これにより、工具係合部に工具を係合させて、ネジ部を被取付部材のネジ孔に螺挿するようにして主体金具を締め付けたとき、座屈部に締め付けトルクがかかることがなく、座屈部が破損する(ねじ切れる)虞がない。 On the other hand, in the above-described gas sensor, the buckling portion is located further on the rear end side than the tool engagement portion (for example, a hexagonal portion) located on the rear end side with respect to the screw portion. That is, with respect to the axial direction, the buckling portion is located on the side opposite to the screw portion with respect to the tool engaging portion (the buckling portion does not exist between the screw portion and the tool engaging portion). Thereby, when the tool is engaged with the tool engaging portion and the metal fitting is tightened so that the screw portion is screwed into the screw hole of the attached member, the tightening torque is not applied to the buckling portion, There is no risk of the buckling portion being damaged (twisted).
さらに、上記いずれかのガスセンサであって、前記主体金具の内周面と前記ガス検出素子の外周面との間に充填された充填部材と、上記充填部材よりも後端側に位置し、上記充填部材を前記軸線方向先端側に押圧して圧縮する押圧部材と、を備え、前記外筒体のうち、上記主体金具の前記屈曲部によって上記軸線方向先端側に押圧される前記鍔部は、自身の先端側に位置する上記押圧部材を、直接、上記軸線方向先端側に押圧してなるガスセンサとすると良い。 Furthermore, in any one of the above gas sensors, the filling member filled between the inner circumferential surface of the metal shell and the outer circumferential surface of the gas detection element, and located on the rear end side of the filling member, A pressing member that presses and compresses the filling member toward the distal end side in the axial direction, and of the outer cylinder, the flange portion that is pressed toward the distal end side in the axial direction by the bent portion of the metal shell, It is preferable that the pressing member positioned on the distal end side of itself is a gas sensor that is pressed directly on the distal end side in the axial direction.
上記ガスセンサでは、外筒体を固定するために設けた鍔部を、押圧部材を軸線方向先端側に押圧するためにも利用している。しかも、鍔部によって、直接、押圧部材を軸線方向先端側に押圧している。このため、別途、押圧部材を押圧する部材を設ける場合に比べて、構成部品を低減でき、構造も簡略化することできるので、低コストとなる。 In the gas sensor, the flange provided for fixing the outer cylindrical body is also used for pressing the pressing member toward the distal end side in the axial direction. Moreover, the pressing member is directly pressed toward the distal end side in the axial direction by the flange portion. For this reason, since a component can be reduced and a structure can be simplified compared with the case where the member which presses a press member separately is provided, it becomes low cost.
外筒体の鍔部によって押圧部材を軸線方向先端側に押圧することで、押圧部材によって充填部材を軸線方向先端側に押圧することができ、これによって、充填部材を、主体金具の内周面とガス検出素子の外周面との間に隙間無く充填することができる。これにより、充填部材によって、主体金具の内周面とガス検出素子の外周面との間を気密にすることができる。 By pressing the pressing member toward the distal end side in the axial direction by the flange portion of the outer cylindrical body, the filling member can be pressed toward the distal end side in the axial direction by the pressing member. And the outer peripheral surface of the gas detection element can be filled without a gap. Thereby, the space between the inner peripheral surface of the metallic shell and the outer peripheral surface of the gas detection element can be hermetically sealed by the filling member.
さらに、上記のガスセンサであって、前記主体金具の外面を構成する前記メッキ層をなす金属と、前記板パッキンの外面を構成する金属と、前記外筒体の外面を構成する金属とは、腐食電位が同等であるガスセンサとすると良い。 Further, in the above gas sensor, the metal forming the plating layer constituting the outer surface of the metal shell, the metal constituting the outer surface of the plate packing, and the metal constituting the outer surface of the outer cylinder body are corroded. A gas sensor having the same potential is preferable.
主体金具の外面を構成するメッキ層をなす金属と、板パッキンの外面を構成する金属と、外筒体の外面を構成する金属とについて、腐食電位が異なる場合、主体金具の屈曲部、板パッキン、及び外筒体の鍔部に、水や電解液(電解質が溶解した水溶液)が付着した場合に、腐食電位が低い金属が溶解(イオン化)する虞がある。例えば、主体金具の外面を構成するメッキ層をなす金属が、板パッキンの外面を構成する金属及び外筒体の外面を構成する金属よりも腐食電位が低い場合には、メッキ層が溶解して内部の本体部が露出する虞がある。これにより、主体金具の屈曲部が腐食してしまう虞がある。 When the corrosion potential differs between the metal forming the outer surface of the metal shell, the metal forming the outer surface of the plate packing, and the metal forming the outer surface of the outer cylinder, the bent portion of the metal shell, the plate packing In addition, when water or an electrolytic solution (an aqueous solution in which an electrolyte is dissolved) adheres to the flange portion of the outer cylinder, a metal having a low corrosion potential may be dissolved (ionized). For example, if the metal forming the plating layer constituting the outer surface of the metal shell has a lower corrosion potential than the metal constituting the outer surface of the plate packing and the metal constituting the outer surface of the outer cylinder, the plating layer is dissolved. There is a risk that the internal body portion is exposed. Thereby, there exists a possibility that the bending part of a metal shell may corrode.
これに対し、上述のガスセンサでは、主体金具の外面を構成するメッキ層をなす金属と、上記パッキンの外面を構成する金属と、外筒体の外面を構成する金属とが、腐食電位が同等であるので、上記のような不具合が発生する虞がない。 On the other hand, in the gas sensor described above, the metal forming the plating layer that forms the outer surface of the metal shell, the metal that forms the outer surface of the packing, and the metal that forms the outer surface of the outer cylinder have the same corrosion potential. Therefore, there is no possibility of the occurrence of the above problems.
本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態のガスセンサ100の断面図である。ガスセンサ100は、ガス検出素子120と、外側電極111と、内側電極112と、主体金具160と、第1外筒体130と、プロテクタ170とを有している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
主体金具160は、軸線方向に延びる略円筒状をなし、自身の先端(図1において下端)からガス検出素子120の先端部120bを突出させた状態で、ガス検出素子120の周囲を取り囲んでいる。この主体金具160は、炭素鋼からなる本体部160bと、この本体部160bを被覆するメッキ層160c(炭素鋼よりも耐食性の高いメッキ層)とからなる(図2参照)。なお、本実施形態では、メッキ層160cとして、クロメート処理したニッケルメッキ層を用いている。
The
また、主体金具160は、後述するガス検出素子120の鍔部120e及びプロテクタ170の後端部171を支持する支持面167を有している。この支持面167は、後端側(図1において上側)に向かうにしたがって拡径するテーパ面である。
The
さらに、主体金具160は、自身の先端側に、ガスセンサ100を被取付部材(本実施形態では、排気管)に取り付けるためのネジ部165を有している。さらに、ネジ部165よりも後端側の位置に、ネジ部165を被取付部材(排気管)のネジ孔に螺挿するための工具を係合させる工具係合部166(六角形状をなす部位)を有している。さらに、主体金具160は、自身の後端部162を径方向内側に屈曲させるように加締めて形成された環状の屈曲部161を有している。
Furthermore, the
ガス検出素子120は、軸線方向(軸線AXに沿う方向、図1において上下方向)に延びる形態をなし、先端側(図1において下端側)が被測定ガス(本実施形態では、排気ガス)に晒される。このガス検出素子120は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、先端部120bが閉塞された略円筒形状を有している。このガス検出素子120の軸線方向中央部には、径方向外側に突出する形態の鍔部120eが設けられている。ガス検出素子120は、鍔部120eの先端面と主体金具160の支持面167との間に、金属製のパッキン142及びプロテクタ170の後端部171を挟んだ状態で、主体金具160内に配置固定されている。
The
なお、ガス検出素子120を構成する固体電解質としては、例えば、Y2O3またはCaOを固溶させたZrO2が代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属または希土類金属の酸化物とZrO2との固溶体を使用しても良い。さらには、これにHfO2が含有されていても良い。
また、本実施形態では、軸線方向について、ガス検出素子120の先端部120b側を先端側、その反対側を後端側とする。
As the solid electrolyte constituting the
In the present embodiment, in the axial direction, the
プロテクタ170は、金属からなり、略円筒状をなしている。このプロテクタ170は、被測定ガス(排気ガス)をガスセンサ100の内部に導入するための通気孔170bを有している。プロテクタ170は、その後端側から主体金具160の内部に挿入され、通気孔170bを有する先端部172を外部に露出させた状態とされている。プロテクタ170の後端部171は、径方向外側に屈曲されて鍔状をなし、ガス検出素子120の鍔部120eと主体金具160の支持面167との間に、パッキン142と共に挟まれて固定されている。
The
第1外筒体130は、軸線方向に延びる円筒状をなし、主体金具160の後端側に配置されている。この第1外筒体130は、炭素鋼からなる本体部130bと、この本体部130bを被覆するメッキ層130c(炭素鋼よりも耐食性の高いメッキ層)とからなる(図2参照)。なお、本実施形態では、主体金具160と同様に、メッキ層130cとして、クロメート処理したニッケルメッキ層を用いている。
The first
また、第1外筒体130は、自身の先端部が径方向外側に屈曲した形態の環状の鍔部131を有している。この鍔部131は、主体金具160の後端部162の径方向内側に配置され、主体金具160の屈曲部161によって軸線方向先端側(図1において下側)に押圧される形態で固定されている。詳細には、主体金具160の屈曲部161と第1外筒体130の鍔部131との間には、板パッキン144が介在しており、第1外筒体130の鍔部131は、主体金具160の屈曲部161によって軸線方向先端側に押圧された板パッキン144を通じて、軸線方向先端側に押圧されている。
Moreover, the 1st
板パッキン144は、図3及び図4に示すように、平面視円環状で、側面視平板状をなしている。この板パッキン144の内径をD1、外径をD2とすると、板パッキン144の幅寸法は、(D2−D1)で表される。この板パッキン144は、炭素鋼からなる本体部144bと、この本体部144bを被覆するメッキ層144c(炭素鋼よりも耐食性の高いメッキ層)とからなる(図2参照)。なお、本実施形態では、主体金具160と同様に、メッキ層144cとして、クロメート処理したニッケルメッキ層を用いている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the plate packing 144 has an annular shape in plan view and a flat plate shape in side view. When the inner diameter of the plate packing 144 is D1 and the outer diameter is D2, the width dimension of the plate packing 144 is represented by (D2-D1). The plate packing 144 includes a
外側電極111は、PtあるいはPt合金を多孔質に形成したもので、ガス検出素子120の先端部120bの外面全体を被覆するように設けられている。なお、この外側電極111は、ガス検出素子120の先端部120bの後端から鍔部120eの先端面にわたって線状に設けられており、パッキン142及びプロテクタ170を通じて主体金具160に電気的に接続される。
内側電極112も、PtあるいはPt合金を多孔質に形成したものであり、ガス検出素子120の内面を被覆するように設けられている。
The
The
第1外筒体130の鍔部131の先端側には、絶縁性セラミック(具体的には、アルミナ)からなる押圧部材140が配置されている。この押圧部材140は、円筒形状をなし、ガス検出素子120に外嵌され、後述する充填部材141を軸線方向先端側に押圧して圧縮している。
A
充填部材141は、滑石粉末からなり、主体金具160の内周面160dとガス検出素子120の外周面120cとの間に充填されている。詳細には、この充填部材141は、押圧部材140とガス検出素子120の鍔部120e及び主体金具160の保持部168との間に位置し、押圧部材140による押圧により、押圧部材140と鍔部120e及び保持部168との間において圧縮されて、主体金具160の内周面160dとガス検出素子120の外周面120cとの間を気密に封止している。なお、充填部材141は、滑石粉末に限られず、例えば窒化ホウ素粉末等であってもよい。
The filling
より具体的には、主体金具160の屈曲部161によって、押圧部材140を、第1外筒体130の鍔部131と共に軸線方向先端側に押圧している。これにより、押圧部材140によって充填部材141を軸線方向先端側に押圧することができ、これによって、滑石粉末からなる充填部材141を、主体金具160の内周面160dとガス検出素子120の外周面120cとの間に隙間無く充填することができる。
More specifically, the pressing
特に、本実施形態では、第1外筒体130のうち、主体金具160の屈曲部161によって軸線方向先端側に押圧される鍔部131が、自身の先端側に位置する押圧部材140を、直接、軸線方向先端側に押圧している。すなわち、第1外筒体130を固定するために設けた鍔部131を、押圧部材140を軸線方向先端側に押圧するためにも利用している。しかも、鍔部131によって、直接、押圧部材140を軸線方向先端側に押圧している。このため、別途、押圧部材140を押圧する部材を設ける場合に比べて、構成部品を低減でき、構造も簡略化することできるので、低コストとなる。
In particular, in the present embodiment, the
第1外筒体130の鍔部131によって押圧部材140を軸線方向先端側に押圧することで、押圧部材140によって充填部材141を軸線方向先端側に押圧することができ、これによって、滑石粉末からなる充填部材141を、主体金具160の内周面160dとガス検出素子120の外周面120cとの間に隙間無く充填することができる。これにより、充填部材141によって、主体金具160の内周面160dとガス検出素子120の外周面120cとの間を気密にすることができる。
By pressing the
また、第1外筒体130の径方向外側には、第2外筒体135が設けられている。この第2外筒体135は、軸線方向に延びる円筒状をなし、第1外筒体130との間に円筒状のフィルタ138を挟んだ状態で、第1外筒体130に対し加締め固定されている。フィルタ138は、通気性を有し且つ防水性を有するPTFEにより形成されている。
A second
第1外筒体130及び第2外筒体135の後端部の径方向内側には、フッ素ゴムで構成されたグロメット146が配置されている。このグロメット146の中心部には、自身を軸線方向に貫通する貫通孔146bが形成されている。
また、グロメット146の先端側(図1において下側)には、絶縁性のアルミナセラミックからなるセパレータ148が設けられている。このセパレータ148の中心部には、自身を軸線方向に貫通する貫通孔148bが形成されている。
A
Further, a
グロメット146の貫通孔146b及びセパレータ148の貫通孔148bには、外部装置に接続する出力リード線151が挿入されている。さらに、出力リード線151は、出力端子部材153に電気的に接続している。出力端子部材153は、弾性的に拡径及び縮径可能な略円筒状の接続部153bを有している。この接続部153bは、ガス検出素子120の内面に設けられた内側電極112に対し、弾性的に圧接している。これにより、出力端子部材153が、内側電極112に電気的に接続している。
An
ところで、本実施形態では、前述のように、主体金具160として、炭素鋼からなる本体部160bと、この本体部160bを被覆するメッキ層160c(クロメート処理したニッケルメッキ層)とからなる主体金具160を用いている(図2参照)。しかも、本実施形態では、主体金具160の後端部162を径方向内側に屈曲させるように加締めて屈曲部161を形成し、この屈曲部161によって、第1外筒体130の鍔部131を、軸線方向先端側に押圧して固定している。
By the way, in this embodiment, as mentioned above, the
従来、このような形態とした場合には、次のような不具合が生じる虞があった。具体的には、主体金具の後端部を径方向内側に屈曲させるように加締めて屈曲部を形成したときに、後端部(屈曲部)の外面に大きな引張応力が作用し、これが原因で、屈曲部の外面においてメッキ層の亀裂や剥離が生じる虞があった。これにより、屈曲部の本体部が外部に露出して、本体部を構成する炭素鋼(主成分である鉄)が腐食する虞があった。 Conventionally, when such a configuration is adopted, there is a possibility that the following problems may occur. Specifically, when the bent portion is formed by caulking the rear end portion of the metal shell inward in the radial direction, a large tensile stress acts on the outer surface of the rear end portion (bent portion). Thus, there is a possibility that the plating layer may crack or peel on the outer surface of the bent portion. Thereby, the main-body part of the bending part was exposed outside, and there existed a possibility that the carbon steel (iron which is a main component) which comprises a main-body part might corrode.
これに対し、本実施形態では、屈曲部161の外面161fにおける曲率半径Rの最小値(最小曲率半径)を1.5mm以上としている。主体金具160の加締めにより形成する屈曲部161の外面161fにおける最小曲率半径を1.5mm以上と大きくすることで、屈曲部161の外面161fにおいて、加締めによるメッキ層の亀裂や剥離が防止され、本体部160bを構成する炭素鋼が外部に露出するのを防止することができる。これにより、屈曲部161において本体部160bの腐食を防止することができる。
On the other hand, in this embodiment, the minimum value (minimum curvature radius) of the curvature radius R on the
また、本実施形態では、主体金具160を冷間加締めすることにより、屈曲部161と共に、径方向外側にのみ膨らんだ筒形状をなす座屈部163を形成している(図1参照)。ここで、本実施形態の主体金具の冷間加締めについて、詳細に説明する。
In this embodiment, the
図5に示すように、後端部162が軸線方向に延びる円筒形状である主体金具160を用意する。そして、この主体金具160の内側に、ガス検出素子120、充填部材141、押圧部材140、第1外筒体130の鍔部131、及び板パッキン144を配置した状態で、主体金具160の上方から加締め金型10を下方(軸線方向先端側)に移動させて、主体金具160を冷間加締めする。これにより、図6に示すように、主体金具160の後端部162を径方向内側に屈曲させて屈曲部161を形成すると共に、後端部162よりも薄肉とされた薄肉部163Bを座屈させて座屈部163を形成する。
As shown in FIG. 5, a
ところで、本実施形態では、前述のように、屈曲部161の曲率半径Rを大きくすることで、その外面161fにおいて、加締めによるメッキ層160cの亀裂や剥離を防止して、本体部160bが外部に露出するのを防止している。ところが、屈曲部161の曲率半径Rが大きくなるにしたがって、屈曲部161によって、押圧部材140を軸線方向先端側に押圧する力が弱くなり、その結果、充填部材141による気密性が低下する虞がある。
By the way, in the present embodiment, as described above, by increasing the radius of curvature R of the
これに対し、主体金具160において、屈曲部161よりも先端側の位置に、加締めにより屈曲部161と共に座屈部163を形成することで、屈曲部161によって、押圧部材140を軸線方向先端側に押圧する力を高め、その結果、充填部材141による気密性を高めることができる。詳細には、主体金具160の薄肉部163Bが座屈した分だけ、屈曲部161と押圧部材140との間の軸線方向距離が短くなるので、屈曲部161により押圧部材140を軸線方向先端側に押圧する力を増大させることができる。
On the other hand, in the
しかしながら、熱加締めにより、主体金具を加締めした場合、座屈部は、主体金具の径方向外側と内側の両側に膨らんで座屈した形状となる。このため、本実施形態のように、主体金具の内周面と押圧部材との間に隙間がほとんどない小型化されたガスセンサの場合、主体金具に対し熱加締めを行うと、座屈部が形成される部位が径方向内側に膨らもうとして押圧部材と干渉してしまい、十分に主体金具を座屈させることができない虞があった。このために、屈曲部により押圧部材を軸線方向先端側に押圧する力が不足し、充填部材による気密性が低下する虞があった。 However, when the metal shell is caulked by heat caulking, the buckling portion bulges on both the radially outer side and the inner side of the metal shell and becomes a buckled shape. For this reason, in the case of a miniaturized gas sensor that has almost no gap between the inner peripheral surface of the metal shell and the pressing member as in this embodiment, if the metal shell is heat-clamped, the buckling portion There is a possibility that the portion to be formed will interfere with the pressing member in an attempt to swell radially inward, and the metal shell cannot be sufficiently buckled. For this reason, the force which presses a pressing member to an axial direction front end side by a bending part is insufficient, and there exists a possibility that the airtightness by a filling member may fall.
このため、本実施形態では、前述のように、熱加締めではなく、冷間加締めによって、屈曲部161と共に、径方向外側にのみ膨らんだ筒形状をなす座屈部163を形成している。冷間加締めにより主体金具160の薄肉部163Bを座屈させた場合、図6に示すように、薄肉部163Bは、径方向内側に膨らむことなく、径方向外側にのみ膨む形態で座屈する。これにより、本実施形態のガスセンサ100は、座屈部163が押圧部材140と離間したガスセンサとなる(図1及び図6参照)。従って、本実施形態のガスセンサ100は、主体金具160の内周面と押圧部材140との間隙(径方向距離)が主体金具160の薄肉部163B(座屈部163)の厚さ以下であるような、隙間がほとんどない小型化されたガスセンサであるが、加締めによって形成される座屈部163が押圧部材140と干渉することがなく、屈曲部161により押圧部材140を軸線方向先端側に適切に押圧することができる。
For this reason, in the present embodiment, as described above, the buckling
しかも、本実施形態では、主体金具160の屈曲部161が、板パッキン144のうち、少なくとも(D2−D1)/2の幅寸法を有する環状部位144d(板パッキンの幅寸法の50%以上の幅寸法を有する環状部位144d)を、軸線方向先端側に押圧し、環状部位144dを通じて、第1外筒体130の鍔部131を軸線方向先端側に押圧する形態としている(図2参照)。これにより、主体金具160の屈曲部161によって第1外筒体130の鍔部131を強固に押圧して固定することができると共に、主体金具160の屈曲部161と第1外筒体130の鍔部131との間の気密性を高めることができる。
In addition, in this embodiment, the
なお、本実施形態では、主体金具160の屈曲部161が、板パッキン144の幅全体を軸線方向先端側に押圧している(図2参照)。すなわち、環状部位144dが板パッキン144の全体に一致し、環状部位144dは、(D2−D1)の幅寸法を有する部位(板パッキン144の幅寸法の100%の幅寸法を有する部位)となっている。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、前述のように、主体金具160の本体部160bを炭素鋼により形成している。主体金具160の本体部160bを炭素鋼により形成することで、従来のように主体金具をステンレス鋼により形成する場合に比べて、安価となる。
なお、主体金具160の本体部160bを炭素鋼により形成した場合には、熱加締めによって、屈曲部161及び座屈部163を形成するのは好ましくない。熱加締めでは、屈曲部161及び座屈部163を適切に形成することができない虞があり、また、炭素鋼を構成する鉄が酸化して脆くなる虞があるからである。しかしながら、前述のように、本実施形態では、主体金具160の冷間加締めによって、屈曲部161と共に座屈部163を形成するので、上記のような不具合が生じる虞がない。
Moreover, in this embodiment, as mentioned above, the main-
In addition, when the main-
ところで、主体金具160の座屈部163は、冷間加締めにより、薄肉部163Bを座屈変形させた部位である。座屈部163となる薄肉部163Bは、冷間加締めによって適切に座屈変形するように肉厚が薄くされているため、剛性が低い。このため、軸線方向について、座屈部163が、工具係合部166とネジ部165との間に位置している場合には、工具係合部166に工具(例えば、六角レンチ)を係合させて、ネジ部165を被取付部材(排気管)のネジ孔に螺挿するようにして主体金具160を締め付けたとき、座屈部163に締め付けトルクがかかり、座屈部163が破損する(ねじ切れる)虞がある。
By the way, the buckling
これに対し、本実施形態のガスセンサ100では、座屈部163が、ネジ部165よりも後端側に位置する工具係合部166(六角形状の部位)よりも、さらに後端側に位置している。すなわち、軸線方向について、座屈部163が、工具係合部166に対し、ネジ部165とは反対側に位置している(座屈部163が、ネジ部165と工具係合部166との間に存在しない)。これにより、工具係合部166に工具を係合させて、ネジ部165を被取付部材のネジ孔に螺挿するようにして主体金具160を締め付けたとき、座屈部163に締め付けトルクがかかることがなく、座屈部163が破損する(ねじ切れる)虞がない。
On the other hand, in the
また、主体金具の外面を構成する金属と、板パッキンの外面を構成する金属と、第1外筒体の外面を構成する金属とについて、互いの腐食電位が異なる場合には、次のような不具合が生じる虞がある。具体的には、主体金具の屈曲部、板パッキン、及び第1外筒体の鍔部に、水や電解液(電解質が溶解した水溶液)が付着した場合に、腐食電位が低い金属が溶解(イオン化)する虞がある。例えば、主体金具の外面を構成する金属が、板パッキンの外面を構成する金属及び第1外筒体の外面を構成する金属よりも腐食電位が低い場合には、主体金具の外面を構成する金属(メッキ層)が溶解して、内部の本体部(炭素鋼)が露出する虞がある。これにより、主体金具の屈曲部が腐食してしまう虞がある。 Further, when the corrosion potential of the metal constituting the outer surface of the metal shell, the metal constituting the outer surface of the plate packing, and the metal constituting the outer surface of the first outer cylinder are different from each other, There is a risk of malfunction. Specifically, when water or an electrolytic solution (an aqueous solution in which the electrolyte is dissolved) adheres to the bent portion of the metal shell, the plate packing, and the flange portion of the first outer cylinder, a metal having a low corrosion potential is dissolved ( There is a risk of ionization. For example, when the metal constituting the outer surface of the metal shell has a lower corrosion potential than the metal constituting the outer surface of the plate packing and the metal constituting the outer surface of the first outer cylinder, the metal constituting the outer surface of the metal shell There is a possibility that the (plating layer) dissolves and the internal main body (carbon steel) is exposed. Thereby, there exists a possibility that the bending part of a metal shell may corrode.
これに対し、本実施形態では、主体金具160の外面、板パッキン144の外面、第1外筒体130の外面を、いずれも、クロメート処理したニッケルメッキ層により構成している。これにより、主体金具160の外面を構成する金属と、板パッキン144の外面を構成する金属と、第1外筒体130の外面を構成する金属とについて、互いの腐食電位を同等としている。このため、上記のような不具合が発生する虞がない。
On the other hand, in this embodiment, the outer surface of the
(促進腐食試験)
次に、主体金具の屈曲部の外面における曲率半径Rの最小値(最小曲率半径)が異なるサンプル(サンプル1〜5)を用意した。具体的には、押圧面の曲率が異なる加締め金型による冷間加締めにより、各サンプルの主体金具について、外面における曲率半径Rの最小値(最小曲率半径)が異なる屈曲部を形成した。
(Accelerated corrosion test)
Next, samples (samples 1 to 5) having different minimum values of radius of curvature R (minimum radius of curvature) on the outer surface of the bent portion of the metal shell were prepared. Specifically, bent portions having different minimum values of the radius of curvature R (minimum radius of curvature) on the outer surface were formed on the metal shell of each sample by cold caulking using caulking dies having different curvatures of the pressing surface.
サンプル1では、主体金具の冷間加締めにより、外面の最小曲率半径を1.0mmとした屈曲部を形成した。サンプル2では、外面の最小曲率半径を1.2mmとした屈曲部を形成した。サンプル3では、外面の最小曲率半径を1.5mmとした屈曲部を形成した。サンプル4では、外面の最小曲率半径を1.7mmとした屈曲部を形成した。サンプル5では、外面の最小曲率半径を1.9mmとした屈曲部を形成した。
なお、各サンプルの主体金具は、実施形態と同様に、炭素鋼からなる本体部と、この本体部を被覆するメッキ層(クロメート処理したニッケルメッキ層)とからなる。
In Sample 1, a bent portion with a minimum radius of curvature of the outer surface of 1.0 mm was formed by cold caulking of the metal shell. In
As in the embodiment, the metal shell of each sample includes a main body portion made of carbon steel and a plating layer (a nickel plating layer subjected to chromate treatment) covering the main body portion.
次いで、これらのサンプルについて、促進腐食試験を行った。具体的には、JIS H 8502に準拠した塩水噴霧試験を行った。詳細には、各サンプルの屈曲部の外面に塩水を噴霧し、24時間経過した後に、屈曲部の外面に赤錆が発生したか否かを確認した。その結果を表1に示す。本試験によって、赤錆が発生したサンプルでは、冷間加締めにより、屈曲部の外面においてメッキ層の亀裂等が発生し、本体部が露出したと判断することができる。一方、赤錆が発生しなかったサンプルでは、屈曲部の外面においてメッキ層の亀裂等が発生せず、本体部は露出していないと判断することができる。 These samples were then subjected to an accelerated corrosion test. Specifically, a salt spray test based on JIS H8502 was performed. Specifically, salt water was sprayed on the outer surface of the bent portion of each sample, and after 24 hours, it was confirmed whether red rust was generated on the outer surface of the bent portion. The results are shown in Table 1. By this test, in the sample in which red rust is generated, it can be determined that, due to cold caulking, a crack or the like of the plating layer occurs on the outer surface of the bent portion, and the main body portion is exposed. On the other hand, in the sample in which red rust did not occur, it can be determined that the crack of the plating layer does not occur on the outer surface of the bent portion, and the main body portion is not exposed.
表1に示すように、外面の最小曲率半径を1.0mm、1.2mmとしたサンプル1,2では、赤錆が発生した。従って、サンプル1,2では、冷間加締めにより、屈曲部の外面においてメッキ層の亀裂等が発生し、本体部が露出したと判断することができる。
一方、外面の最小曲率半径を1.5mm、1.7mm、1.9mmとしたサンプル3〜5では、赤錆が発生しなかった。従って、サンプル3〜5では、冷間加締めにより、屈曲部の外面においてメッキ層の亀裂等が発生せず、本体部は露出しなかった判断することができる。
As shown in Table 1, in
On the other hand, in
以上の結果より、主体金具の加締めにより形成する屈曲部の外面における最小曲率半径を1.5mm以上とすることで、その外面において、加締めによるメッキ層の亀裂や剥離が防止され、本体部が外部に露出するのを防止することができるといえる。これにより、屈曲部の腐食(錆の発生)を防止することができるといえる。 From the above results, by setting the minimum curvature radius on the outer surface of the bent portion formed by caulking the metal shell to 1.5 mm or more, cracking and peeling of the plating layer due to caulking are prevented on the outer surface, and the main body portion Can be prevented from being exposed to the outside. Thereby, it can be said that corrosion (generation of rust) of a bending part can be prevented.
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。 In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
例えば、実施形態では、主体金具160の屈曲部161が、板パッキン144の幅全体を軸線方向先端側に押圧する形態とした(図2参照)。すなわち、屈曲部161によって押圧される環状部位144dが板パッキン144の全体に一致し、環状部位144dは、(D2−D1)の幅寸法を有する部位(板パッキン144の幅寸法の100%の幅寸法を有する部位)となっていた。
For example, in the embodiment, the
しかしながら、図7に示すガスセンサ200のように、主体金具260の屈曲部261が、板パッキン144のうち、3(D2−D1)/4の幅寸法を有する環状部位244d(板パッキンの幅寸法の75%の幅寸法を有する環状部位244d)を、軸線方向先端側に押圧する形態としても良い。
また、図8に示すガスセンサ300のように、主体金具360の屈曲部361が、板パッキン144のうち、(D2−D1)/2の幅寸法を有する環状部位344d(板パッキンの幅寸法の50%の幅寸法を有する環状部位344d)を、軸線方向先端側に押圧する形態としても良い。
However, as in the
Further, as in the
すなわち、主体金具の屈曲部が、板パッキンのうち、少なくとも(D2−D1)/2の幅寸法を有する環状部位(板パッキンの幅寸法の50%以上の幅寸法を有する環状部位)を、軸線方向先端側に押圧し、この環状部位を通じて、第1外筒体の鍔部を軸線方向先端側に押圧する形態とすれば良い。このようにすることで、主体金具の屈曲部によって第1外筒体の鍔部を強固に押圧して固定することができると共に、主体金具の屈曲部と第1外筒体の鍔部との間の気密性を高めることができる。 That is, the bent portion of the metal shell has an annular portion having an at least (D2-D1) / 2 width dimension (annular portion having a width dimension of 50% or more of the width dimension of the plate packing) of the plate packing. What is necessary is just to set it as the form which presses to a direction front end side, and presses the collar part of a 1st outer cylinder body to an axial direction front end side through this annular part. In this way, the flange of the first outer cylinder can be firmly pressed and fixed by the bent portion of the metallic shell, and the bent portion of the metallic shell and the flange of the first outer cylindrical body can be fixed. The airtightness between can be increased.
100,200,300 ガスセンサ
120 ガス検出素子
120b 先端部
120c 外周面
130 第1外筒体
131 鍔部
140 押圧部材
141 充填部材
144 板パッキン
144d,244d,344d 環状部位
160,260,360 主体金具
160b,260b,360b 本体部
160c,260c,360c メッキ層
160d 内周面
161,261,361 屈曲部
161f 外面
162 後端部
163 座屈部
165 ネジ部
166 工具係合部
100, 200, 300
Claims (6)
上記軸線方向に延びる筒状をなし、自身の先端から上記ガス検出素子の先端部を突出させた状態で、上記ガス検出素子の周囲を取り囲む主体金具であって、自身の後端部を径方向内側に屈曲させるように加締めて形成された環状の屈曲部を有する主体金具と、
上記軸線方向に延びる筒状をなし、上記主体金具の後端側に配置された外筒体であって、自身の先端部が径方向外側に屈曲した形態の環状の鍔部を有する外筒体と、を備え、
上記外筒体の上記鍔部が、上記主体金具の径方向内側に配置され、上記主体金具の上記屈曲部によって上記軸線方向の先端側に押圧される形態で固定されてなる
ガスセンサにおいて、
上記主体金具は、
本体部と、
上記本体部を被覆するメッキ層と、からなり、
上記屈曲部の外面の最小曲率半径が、1.5mm以上とされてなり、
上記ガス検出素子は、筒形状であり、
上記主体金具の上記屈曲部と上記外筒体の上記鍔部との間には、環状の板パッキンが介在しており、
上記外筒体の上記鍔部は、上記主体金具の上記屈曲部によって上記軸線方向先端側に押圧された上記板パッキンを通じて、上記軸線方向先端側に押圧されており、
上記板パッキンの内径をD1、外径をD2としたとき、
上記主体金具の上記屈曲部は、上記板パッキンのうち少なくとも(D2−D1)/2の幅寸法を有する環状部位を、上記軸線方向先端側に押圧し、上記環状部位を通じて上記外筒体の上記鍔部を上記軸線方向先端側に押圧してなる
ガスセンサ。 A gas detection element having a shape extending in the axial direction, the tip side being exposed to the gas to be measured,
A metal shell that surrounds the periphery of the gas detection element with a cylindrical shape extending in the axial direction and projecting the front end of the gas detection element from the front end thereof. A metal shell having an annular bent portion formed by caulking to be bent inward;
An outer cylinder having a cylindrical shape extending in the axial direction and disposed on the rear end side of the metal shell, wherein the outer cylinder has an annular flange having a shape in which its tip end is bent radially outward. And comprising
In the gas sensor in which the flange portion of the outer cylindrical body is arranged in the radial direction of the metal shell, and is fixed in such a manner that it is pressed to the distal end side in the axial direction by the bent portion of the metal shell.
The metal shell is
The main body,
A plating layer covering the main body,
Minimum radius of curvature of the outer surface of the bent portion, Ri Na is the 1.5mm or more,
The gas detection element has a cylindrical shape,
An annular plate packing is interposed between the bent portion of the metal shell and the flange portion of the outer cylindrical body,
The flange portion of the outer cylindrical body is pressed toward the tip end in the axial direction through the plate packing pressed toward the tip end in the axial direction by the bent portion of the metal shell,
When the inner diameter of the plate packing is D1 and the outer diameter is D2,
The bent portion of the metal shell presses an annular part having a width dimension of at least (D2-D1) / 2 of the plate packing toward the distal end side in the axial direction, and passes through the annular part to A gas sensor formed by pressing a collar portion toward the tip end in the axial direction .
前記主体金具の内周面と前記ガス検出素子の外周面との間に圧縮充填された充填部材と、
上記主体金具の内側で且つ上記充填部材よりも後端側に位置し、上記充填部材を前記軸線方向先端側に押圧して圧縮する押圧部材と、を備え、
上記押圧部材は、上記主体金具の前記屈曲部よりも上記軸線方向先端側に位置し、上記屈曲部によって、前記外筒体の前記鍔部と共に上記軸線方向先端側に押圧されて、上記充填部材を上記軸線方向先端側に押圧してなり、
上記主体金具は、
上記屈曲部よりも先端側に位置し、径方向外側にのみ膨らんだ筒形状をなす座屈部、を備え、
上記座屈部は、上記押圧部材と離間してなる
ガスセンサ。 The gas sensor according to claim 1,
A filling member compressed and filled between the inner peripheral surface of the metal shell and the outer peripheral surface of the gas detection element;
A pressing member that is positioned on the inner side of the metal shell and on the rear end side with respect to the filling member, and compresses the filling member by pressing the filling member toward the tip end in the axial direction,
The pressing member, than the bent portion of the metal shell and positioned in the axial direction distal end side, depending on the bending portion, is pressed against the axial forward end side together with the flange portion of the outer cylindrical body, the filling The member is pressed toward the tip end in the axial direction,
The metal shell is
A buckled portion that is located on the tip side of the bent portion and has a cylindrical shape that swells only radially outward,
The buckling portion is a gas sensor that is separated from the pressing member.
前記主体金具の前記本体部は、炭素鋼からなる
ガスセンサ。 The gas sensor according to claim 1 or 2, wherein
The main body of the metal shell is a gas sensor made of carbon steel.
前記主体金具は、
自身の先端側に位置し、上記ガスセンサが取り付けられる被取付部材に上記ガスセンサを取り付けるためのネジ部と、
上記ネジ部よりも後端側に位置し、上記ネジ部を上記被取付部材のネジ孔に螺挿するための工具を係合させる工具係合部と、
前記屈曲部よりも先端側に位置し、径方向外側にのみ膨らんだ筒形状をなす座屈部と、を備え、
上記座屈部は、上記工具係合部よりも後端側に位置してなる
ガスセンサ。 The gas sensor according to any one of claims 1 to 3,
The metallic shell is
A screw portion for attaching the gas sensor to a member to be attached, which is located on the tip side of the gas sensor,
A tool engaging portion that is located on the rear end side of the screw portion and engages a tool for screwing the screw portion into the screw hole of the attached member;
A buckled portion that is located on the tip side of the bent portion and has a cylindrical shape that swells only radially outward; and
The said buckling part is a gas sensor located in the back end side rather than the said tool engaging part.
前記主体金具の内周面と前記ガス検出素子の外周面との間に充填された充填部材と、
上記充填部材よりも後端側に位置し、上記充填部材を前記軸線方向先端側に押圧して圧縮する押圧部材と、を備え、
前記外筒体のうち、上記主体金具の前記屈曲部によって上記軸線方向先端側に押圧される前記鍔部は、自身の先端側に位置する上記押圧部材を、直接、上記軸線方向先端側に押圧してなる
ガスセンサ。 It is a gas sensor as described in any one of Claims 1-4, Comprising:
A filling member filled between the inner peripheral surface of the metal shell and the outer peripheral surface of the gas detection element;
A pressing member that is positioned on the rear end side with respect to the filling member and that compresses the filling member against the axial front end side,
Of the outer cylindrical body, the flange portion that is pressed toward the tip end in the axial direction by the bent portion of the metal shell directly presses the pressing member located on the tip end side thereof toward the tip end in the axial direction. A gas sensor.
前記主体金具の外面を構成する前記メッキ層をなす金属と、前記板パッキンの外面を構成する金属と、前記外筒体の外面を構成する金属とは、腐食電位が同等である
ガスセンサ。 The gas sensor according to claim 5 ,
A gas sensor in which a corrosion potential is equivalent to a metal constituting the outer surface of the metal shell, a metal constituting the outer surface of the plate packing, and a metal constituting the outer surface of the outer cylindrical body.
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