JP6899309B2 - センサ - Google Patents
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Description
しかしながら、加締めにより、外筒1002の後端部1002eが加締め部1002sに引っ張られて拡径し、後端部1002eとグロメット1004との間に隙間Gが生じることがある。そして、この隙間Gが大きくなると、冬季の凍結防止剤(塩化カルシウム粒)が隙間Gや外筒1002の内部に落下し、さらに被水して塩化カルシウム等の成分が溶解し、隙間G近傍やさらに奥部で外筒1002の隙間腐食を招く恐れがある。
従って、本発明は、加締めによる外筒と弾性部材との隙間を低減し、外筒の隙間腐食を抑制したセンサの提供を目的とする。
そこで、このセンサによれば、第1加締め部の後端側であって凸部と径方向に重なる位置に第2加締め部を形成することで、外筒の後端側が拡径して生じる隙間を低減ないし抑制し、外筒の隙間腐食を抑制できる。第2加締め部は外筒の拡径を抑制又は矯正すればよいので、第1加締め部よりも強く加締めなくてよく、第1加締め部よりも径大となる。
又、外筒の後端側を、第1加締め部よりも径大な(換言すれば、加締めが弱い)第2加締め部で加締めるので、外筒の後端側を第1加締め部と同様に強く加締める場合に比べ、外筒の後端縁に向かって外筒がゆがんだり、外筒にシワが生じることを抑制できる。
又、第2加締め部の加締め度がさらに小さいので、加締めによる外筒のゆがみやシワをより一層抑制できる。
外筒の後端側の腕部は細いために他の部位より強度が低い。そこで、第1加締め部の後端側であって凸部と径方向に重なる位置に第1加締め部よりも径大な第2加締め部を形成することで、外筒がゆがんだり、シワが生じることを抑制し、腕部が曲がって溝部に干渉し、腕部が破損する等の不具合を抑制できる。
図1は、本発明の実施形態に係るセンサ(ガスセンサ)1を軸線O方向(先端から後端に向かう方向)に沿う面で切断した断面図、図2は組み付け前の弾性部材の斜視図、図3はガスセンサを軸線方向後端側(図1における上側)から見た図、図4は組み付け前の外筒の斜視図である。
なお、図1に示すガスセンサ1は自動車等の内燃機関のエンジンから排出される排気ガスの排気管(図示外)に取り付けられて使用されるものである。以下では、ガスセンサ1の軸線O方向において、排気管内に挿入される検出素子6の先端に向かう側(閉じている側であり図中下側)を先端側とし、これと反対方向に向かう側(図中上側)を後端側として説明するものとする。
検出素子6の先端側(閉じている側)は検出部64として構成され、外面の検出電極63が排気管(図示外)内を流通する排気ガス中に晒される。図示しないが、この検出電極63は耐熱性セラミックスよりなる多孔質状の電極保護層により被覆されており、排気ガスによる被毒から保護されている。また、検出素子6の軸線O方向の略中間位置には、径方向外側に向かって突出する鍔状のフランジ部65が設けられている。
そして、検出素子6の筒孔内には、固体電解質体61を加熱して活性化させるための棒状のヒータ7が挿入されている。
そして主体金具5の後端側には、自身の筒孔55内で保持する検出素子6を加締め固定するための加締部57が設けられている。検出素子6の後端部66は、この加締部57よりも後端側に突出している。そして、工具係合部53と加締部57との間には、その外周に、後述する外筒3の先端部31が係合される後端係合部58が形成されている。
プロテクタ4は、有底筒状をなし、開放された側の周縁部が先端係合部56に接合される外側プロテクタ41と、その外側プロテクタ41の内部に固定された有底筒状の内側プロテクタ45とからなる2重構造をなすように構成されている。外側プロテクタ41および内側プロテクタ45の外周壁には内部に排気ガスを導入し、検出素子6の検出部64へと導くための導入口42がそれぞれ開口されている(内側プロテクタ45のガス導入口は図示せず。)。また、外側プロテクタ41および内側プロテクタ45の底壁には、内部に入り込んだ水滴や排気ガスを排出するための排出口43,48がそれぞれ開口されている。
大気連通孔91は、図1に示すように、さらにセパレータ8の収容部82を介して、ガスセンサ1内(後述する外筒3内)に大気を導入するために設けられたものである。外筒3内では、検出素子6が、後端部66を突き出した形態で主体金具5に保持されているが、その検出素子6の有底筒内に形成された基準電極62が、大気に晒されるように構成されている。
そして図3に示すように、4つのリード線挿通孔92には、前述した4本のリード線18が、それぞれ独立に挿通される。なお、グロメット9が特許請求の範囲における「弾性部材」に相当する。
上記したグロメット9の溝部93は、フィルタ部材87を通過できなかった水滴等がフィルタ部材87上で溜まらないように、外周側へ導く流路を形成するものである。そのため、フィルタ部材87の後端が溝部93の底面94よりも後端側に配置されていることが好ましい。なお、溝部93は、径方向外側から中央側へ向かうにつれ軸線O方向先端側から後端側へ向かう、傾斜を有していてもよい。
又、図3,図4に示すように、外筒3の後端側に位置する後端部38の後端は径方向内向きに折り曲げられて連結部32を形成しており、連結部32の周方向の4箇所から、軸線Oへ向けて延びる板状をなす4本の腕部33が突出されている。
さらに先端部31の外周を一周してレーザ溶接が施されることで、外筒3が主体金具5に固定されている。
また、セパレータ8のフランジ部81よりも後端側の部分の位置に対応する外筒3の側面は、セパレータ8のフランジ部81よりも径小に形成されている。すなわち、この径小な部位の先端向き面がフランジ部81の後端向き面と当接する。そして、この径小な部位の先端向き面と保持金具85とでフランジ部81が挟まれて、セパレータ8の軸線O方向への移動が規制されている。
この際、腕部33を溝部93の底面94と間隙を設けて配置すると、腕部33が溝部93に引っかかる等の不具合を抑制できるので好ましい。
さらに、第1加締め部S1よりも後端側において、グロメット9の外周を取り囲む外筒3の後端部38が、外周側から径方向内向きに加締められて第2加締め部S2を形成している。
そして、凸部9pと径方向に重なる位置に、第1加締め部S1よりも径大な第2加締め部S2が形成されている。つまり、軸線Oに垂直な垂直線上に凸部9pと第2加締め部S2とが位置している。また、第2加締め部S2は、凸部9pと接触しない程度に弱く加締めて形成されている。
一方、第2加締め部S2を、第1加締め部S1と同径、又は第1加締め部S1よりも径小とすると、第2加締め部S2の位置で外筒3が強く加締められることになり、第2加締め部S2より後端側で外筒3が拡径してしまう。
図5の例では、八方丸加締めを行う加締機を用い、加締めダイス500としては、開口径が狭い第1ダイス面502と、第1ダイス面502の後端側に段部を介して繋がり、第1ダイス面502より開口径が広い第2ダイス面504と、を一体に有するものを用いる。
そして、この加締めダイス500にて、グロメット9の外周を取り囲む外筒3の後端部38を加締めると、開口径が狭い第1ダイス面502で外筒3が強く加締められ、第1加締め部S1が形成される。
なお、外筒3の後端側が拡径しようとするのを抑制又は矯正するために、単に外筒3の後端側を押さえるだけでは、スプリングバックにより拡径を抑制することが困難である。そこで、外筒3の後端側を弱く加締めて第2加締め部S2を形成することで、拡径を確実に抑制又は矯正できる。
さらに、図1に示すように、第2加締め部S2が凸部9pと非接触であると、第2加締め部S2の加締め度合がさらに小さいので、加締めによる外筒3のゆがみやシワをより一層抑制できる。
上記実施形態では、外筒は主体金具の後端側に固定されたが、例えば主体金具の後端側に固定される別の筒状体の後端に嵌合され、主体金具に直接固定されない保護外筒のような形態であってもよい。
又、外筒とグロメットとの隙間Gはゼロでもよいが、隙間Gをゼロに保つのは困難な場合もあるので、隙間Gは隙間腐食を抑制できる一定値以下であればよい。
センサは、ガスセンサに限らず、温度センサ等であってもよい。又、ガスセンサとしては、酸素センサ、NOxセンサ等が挙げられる。
第1加締め部、第2加締め部の形成方法は上記に限定されず、それぞれ別のダイスで2段階で加締めてもよい。この場合、第1加締め部を加締めた後、第2加締め部を加締めればよい。
3 外筒
5 主体金具
6 検出素子
64 検出部
9 弾性部材(グロメット)
9p 凸部
18 リード線
33 腕部
34 保護部
87 フィルタ部材
91 大気連通孔
92 リード線挿通孔
93 溝部
94 底面
95 側面
99 後端向き面
S1 第1加締め部
S2 第2加締め部
O 軸線
Claims (2)
- 軸線方向に延びると共に、自身の先端側に検出部を有する検出素子と、
該検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、
前記主体金具の後端側に配置される金属製筒状の外筒と、
前記外筒の内側に配置されて該外筒の後端側を閉塞する弾性部材と、
を備えたセンサにおいて、
前記外筒は、前記弾性部材と共に径方向内側に加締められて形成された第1加締め部を有し、前記弾性部材は、前記第1加締め部よりも後端側において前記第1加締め部よりも径方向外側に突出する凸部を有し、
前記外筒は、さらに前記凸部と径方向に重なる位置に前記第1加締め部よりも径大な第2加締め部を有し、
前記第2加締め部は、前記凸部と非接触であり、かつ前記外筒の後端縁の内径が前記第1加締め部の内径よりも径大であることを特徴とするセンサ。 - 前記弾性部材には、前記検出素子の検出信号を取り出すためのリード線が挿通されるリード線挿通孔、及び、通気性と防水性を有するフィルタ部材を介在させて前記外筒の内部と外部との大気連通を可能とする大気連通孔が、それぞれ軸線方向に延びるように形成され、
かつ前記弾性部材は、自身の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点に前記リード線挿通孔を避けて径方向外側に向かって延びると共に、前記弾性部材の先端側に向かって切り欠き、底面及び側面を有する溝部を有し、
前記軸線方向後端側から前記弾性部材の前記大気連通孔を覆うことで前記フィルタ部材を保護する保護部であって、前記大気連通孔の開口よりも小さい開口を有する保護部と、該保護部に接続すると共に、径方向に延び、少なくとも一部が前記弾性部材の前記溝部内に配置される腕部と、が外筒に結合され、
前記腕部は、前記溝部の前記底面と間隙を設けて配置されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。
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