CN105992947A - 气体传感器 - Google Patents

Abstract

气体传感器具备外壳、绝缘体、内罩及外罩。外壳的内周孔由后端侧孔部和前端侧孔部构成，在它们的边界部分具有形成为倾斜状的台阶部。内罩具有与台阶部对置的扩径部。绝缘体具有用来在与台阶部之间夹持扩径部的凸缘部。在扩径部的表面设置有朝向台阶部的表面突出的飞边。由此，能够防止罩体相对于外壳的内周孔产生倾斜，能够防止元件体产生损伤或破损。

Description

气体传感器

技术领域

本发明涉及在元件体与外壳的内周孔之间夹持着罩体的气体传感器。

背景技术

用于测定氧浓度的气体传感器，在气体传感器元件或气体传感器元件所插通的元件体与外壳的内周孔之间夹持着覆盖气体传感器元件的一部分的罩体。并且，废气被从罩体上设置的孔引导至气体传感器元件的元件部，由该元件部对废气中的氧浓度进行测定。

例如，日本特开2013-117521号公报所公开的气体传感器为，将具有向径向外侧突出的凸缘部的有底筒状的元件主体插入到具有与凸缘部对置的承接面的筒状的主体金属件。并且，在元件主体的凸缘部与主体金属件的承接面之间夹装环状的金属部，作为防止金属部沿径向发生位置偏移的对策。在此，主体金属件相当于外壳，金属部相当于罩体。

发明内容

发明要解决的课题

然而，为了将罩体插入到外壳的内周孔，需要在内周孔与罩体之间设置间隙。但是，若设置该间隙，则在元件体与外壳的内周孔之间夹持罩体时，罩体的中心轴线容易相对于元件体及外壳的插入方向的中心轴线倾斜。该情况下，元件体被作用进行夹持时的负载而可能会产生损伤或破损。

本发明是鉴于该背景而做出的，目的在于提供一种气体传感器，能够防止罩体相对于外壳的内周孔倾斜，能够防止元件体产生损伤或破损。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式涉及气体传感器，其特征在于，具备：

筒形状的外壳；

元件体，插入于该外壳的内周孔，该元件体是气体传感器元件本身或者供该气体传感器元件插通的构件；以及

罩体，覆盖上述气体传感器元件的一部分，被夹持在上述外壳的内周孔与上述元件体之间，

上述外壳的内周孔具有：前端侧孔部，位于上述元件体的前端侧；后端侧孔部，位于比该前端侧孔部靠后端侧的位置，直径该前端侧孔部更大；以及台阶部，在该后端侧孔部与上述前端侧孔部的边界部分，形成为垂直状或倾斜状，

上述罩体具有：筒状部，插入于上述前端侧孔部内；以及扩径部，直径比该筒状部更大，与上述台阶部对置；

上述元件体具有凸缘部，该凸缘部从其外周突出，用来在与上述台阶部之间夹持上述扩径部，

在上述台阶部与上述扩径部对置的各自的表面的至少一方，设置有朝向另一方的表面突出的凸部。

发明效果

在上述气体传感器中，在外壳的内周孔的台阶部与罩体的扩径部对置的各自的表面的至少一方，设置有朝向另一方的表面突出的凸部。

在组装气体传感器时，向外壳的内周孔插入罩体，向罩体的内周侧插入元件体。此时，在外壳的内周孔的前端侧孔部插入着罩体的筒状部，外壳的内周孔的台阶部与罩体的扩径部对置。此外，罩体的扩径部与元件体的凸缘部对置。

然后，对外壳的内周孔与元件体之间施加了用于夹持罩体的负载时，在台阶部及扩径部的至少一方的表面上设置的凸部一边弹性变形及塑性变形一边咬入另一方的表面。通过该凸部的咬入，能够维持罩体相对于外壳的内周孔平行地插入的状态。由此，防止了罩体的中心轴线相对于外壳的内周孔的中心轴线倾斜。

此外，对外壳的内周孔与元件体之间施加了用于夹持罩体的负载时，台阶部及扩径部的至少一方的表面上的凸部进行弹性变形或塑性变形，由此，减少了元件体受到的反作用力。此外，通过该凸部进行弹性变形或塑性变形，使元件体受到的反作用力减少的同时，矫正了罩体的倾斜。因此，防止了罩体的扩径部给元件体带来不当的干涉。

因而，根据上述气体传感器，能够防止罩体相对于外壳的内周孔倾斜，能够防止元件体产生损伤或破损。

附图说明

图1是表示实施例的气体传感器的截面说明图。

图2是将实施例的气体传感器中的内罩的扩径部的周边扩大示出的截面说明图。

图3是将组装在实施例的气体传感器之前的内罩的扩径部的周边扩大示出的截面说明图。

图4是表示实施例的内罩的内侧部分的弯折起点至外罩的后端面的距离与内罩中产生的应力之间的关系的图表。

图5是表示实施例的凸部形成于外壳的台阶部的情况下的、与图2相当的截面说明图。

图6是表示将实施例的气体传感器中的其他外壳的台阶部的周边、以及其他内罩的扩径部的周边扩大示出的截面说明图。

图7的(a)是从内罩的中心轴线的方向观察实施例的内罩的扩径部的多个突起的图，是多个突起沿径向形成的图，(b)是从内罩的中心轴线的方向观察实施例的内罩的扩径部的多个突起的图，是多个突起沿周向形成的图，(c)是表示从内罩的中心轴线的方向观察实施例的内罩的扩径部的多个突起的图，是多个突起沿周向排列形成的图。

图8是将实施例的形成于外罩的扩径部的周边扩大示出的截面说明图。

图9的(a)、(b)、(c)是将实施例的形成于内罩及外罩的扩径部的周边扩大示出的截面说明图。

具体实施方式

对上述的气体传感器的优选的实施方式进行说明。

在上述气体传感器中，也可以是，上述扩径部在上述筒状部的端部，形成为越靠后端侧越扩径的倾斜状，上述台阶部形成为越靠后端侧越扩径的倾斜状，上述凸部形成于上述台阶部的前端部的表面及上述扩径部的后端部的表面的至少一方。

该情况下，在倾斜状的台阶部的表面与倾斜状的扩径部的表面对置时，能够容易地进行罩体相对于外壳的中心位置定位。

此外，也可以是，上述凸部从上述罩体的上述扩径部的表面突出地形成。

该情况下，能够容易进行凸部的咬入。

此外，也可以是，上述凸部在加工上述罩体时从该罩体的上述扩径部的表面突出地形成。

该情况下，在对罩体进行切断加工、冲压加工、拉深加工及减薄拉深加工等加工时，在加工部分必然会形成飞边，能够将该飞边用作凸部。此外，特别是能够将在罩体的材料被切断时形成的飞边用作凸部。

此外，也可以是，上述凸部从上述外壳的上述台阶部的表面突出地形成。

该情况下，能够容易进行凸部的咬入。

此外，也可以是，上述凸部为设置于上述台阶部及上述扩径部的至少一方的多个突起。

该情况下，能够进行各种表面加工来在台阶部及扩径部的至少一方的表面形成多个突起。此外，也能够在进行外壳或罩体的成形时在台阶部的表面或者扩径部的表面形成多个突起。

实施例

以下，参照附图对气体传感器的实施例进行说明。

本例的气体传感器1如图1所示，具备：筒形状的外壳2；作为元件体的绝缘体4，插入到外壳2的内周孔(也称作内侧腔室)21，并插通着气体传感器元件3；以及内罩51及外罩52，覆盖气体传感器元件3的一部分，被夹持在外壳2的内周孔21与绝缘体4之间。外壳2的内周孔21具有：前端侧孔部211，位于绝缘体4的前端侧；后端侧孔部212，位于比前端侧孔部211靠后端侧的位置，比前端侧孔部211的直径更大；以及台阶部(也称作内侧肩部)213，在后端侧孔部212与前端侧孔部211的边界部分，形成为倾斜状。

如图2所示，内罩51具有：筒状部511，插入到前端侧孔部211内；以及扩径部513，比筒状部511的直径更大，与台阶部213对置。绝缘体4具有凸缘部41，该凸缘部41从绝缘体4的外周突出，用来在与台阶部213之间夹持扩径部513。在扩径部513的表面，设置有朝向台阶部213的表面突出的作为凸部的飞边514。

以下，参照图1～图7对本例的气体传感器1进行详细说明。

气体传感器1安装于车辆的例如与内燃机连接的排气管，用于测定从内燃机排出的废气中的氧浓度。气体传感器1的内罩51及外罩52配置于排气管内。

如图1所示，在内罩51及外罩52，形成有用于使作为被测定气体的废气到达配置于内罩51内的气体传感器元件3的测定部位(传感部)31的贯通孔515、525。内罩51与外罩52的内周侧重叠地配置。贯通孔525在外罩52中的轴向L上的设置位置与贯通孔515在内罩51中的轴向L上的设置位置相互不同。

另外，轴向L指的是指外壳2的内周孔21的形成方向，中心轴线指的是从外壳2的内周孔21的中心穿过的假想线。

此外，前端侧指的是内罩51及外罩52从外壳2突出的侧，或者是气体传感器元件3的测定部位31从绝缘体4突出的侧，后端侧指的是前端侧的相反侧。

如图1所示，本例的扩径部513在内罩51的筒状部511的后端部，形成为越靠后端侧直径越大的倾斜状。扩径部513作为从与轴向L平行的筒状部511的后端部以倾斜状态弯折的凸缘部来形成。内罩51及外罩52形成为有底圆筒形状，具有圆筒形状的筒状部511、521和形成于筒状部511、521的前端部底部512、522。贯通孔515、525形成于筒状部511、521及底部512、522。

在绝缘体4的中心部形成有插通孔42，气体传感器元件3将插通孔42插通。气体传感器元件3的用于测定氧浓度的测定部位31从绝缘体4向轴向L的前端侧突出地配置。绝缘体4的凸缘部41以整周扩径的状态突出地形成。凸缘部41的前端侧面411以与扩径部513被形成的倾斜角度大致相同的倾斜角度来形成。

在外壳2的内周孔21的前端侧孔部211中，插入配置着内罩51的筒状部511的轴向L的后端侧部分及外罩52的筒状部521的轴向L的后端侧部分。此外，外壳2的台阶部213的表面形成为越靠后端侧则直径越大的倾斜状。

如图3所示，本例的在内罩51的扩径部513的表面设置的飞边514是在加工内罩51时从扩径部513的表面以前端变尖的形状突出地形成的飞边514。飞边514从扩径部513的后端部的表面向前端侧突出地形成。该飞边514可以是将内罩51的材料从母材切断而切离时在该材料的端部形成的突起。

此外，如图1所示，内罩51的筒状部511与外罩52的筒状部521通过局部地设置的焊接部6而被相互焊接。焊接部6以能够与外壳2的前端侧孔部211接触的状态，形成为从外罩52的外周鼓出的形状。焊接部6在内罩51的筒状部511及外罩52的筒状部521的周向的整周上绕一圈地设置。在此，所谓周向是指绕着与轴向L平行的内罩51及外罩52的中心轴线的方向。

此外，如图3所示，在将内罩51的厚度设为t时，从扩径部513相对于内罩51的筒状部521弯折的内侧部分的弯折起点P1起至外罩52的后端面526为止的距离B优选为B＞2t。

图4是表示距离B与内罩51中产生的应力之间的关系的图表。根据该图可知，随着距离B变大，应力减少。该应力从外罩52的后端部作用到内罩51的弯折起点。并且，通过设为B＞2t，能够减少内罩51中产生的应力。

接下来，对组装本例的气体传感器1的方法、本例的气体传感器1的作用效果进行说明。

如图1、图2所示，在组装气体传感器1时，向外壳2的内周孔21插入内罩51及外罩52，向内罩51的内周侧插入绝缘体4。此时，在外壳2的内周孔21的前端侧孔部211插入着内罩51的筒状部511，内罩51的扩径部513对置于外壳2的内周孔21的台阶部213。此外，绝缘体4的凸缘部41的前端侧面411对置于内罩51的扩径部513的后端侧面。

此外，在外壳2的内周孔21插入了内罩51、外罩52及绝缘体4的状态下，在外壳2的内周孔21的后端侧孔部212与绝缘体4的外周之间填充有滑石等绝缘性粉末23。在后端侧孔部212与绝缘体4的外周之间的、绝缘性粉末23的后端侧，配置有绝缘子24。然后，将形成于外壳2的后端部的铆接部22向前端侧铆接，由此，在绝缘体4的凸缘部41的后端侧面412与铆接部22之间夹入绝缘性粉末23及绝缘子24，并且在外壳2的台阶部213与绝缘体4的凸缘部41的前端侧面411之间夹持内罩51的扩径部513。

在进行该铆接时，作用将扩径部513向台阶部213按压的力，在扩径部513的后端部的表面设置的飞边514一边进行弹性变形及塑性变形一边咬入台阶部213的表面。通过该飞边514的咬入，能够维持内罩51及外罩52相对于外壳2的内周孔21平行插入的状态。由此，防止了内罩51及外罩52的中心轴线相对于外壳2的内周孔21的中心轴线倾斜。

此外，通过飞边514的咬入，能够防止内罩51及外罩52绕着其中心轴线旋转。

此外，在进行上述铆接时，扩径部513的飞边514进行弹性变形或塑性变形，由此减少绝缘体4受到的反作用力。此外，通过该飞边514进行弹性变形或塑性变形，减少了绝缘体4受到的反作用力的同时，矫正了内罩51及外罩52的倾斜。因此，防止了内罩51的扩径部513给绝缘体4带来不当的干涉。

因而，根据本例的气体传感器1，能够防止内罩51及外罩52相对于外壳2的内周孔21倾斜，能够防止绝缘体4产生损伤或破损。

此外，在外壳2的台阶部213和内罩5的扩径部513中的至少一方形成的凸部，除了设为加工内罩51时形成的飞边514之外，还能够设为下面的各种构成。

例如图5所示，还能够形成从外壳2的台阶部213的前端部的表面突出的前端变尖的形状的凸部214。

此外，如图6所示，凸部也可以设为对内罩51的扩径部513进行加工而形成的多个突起514A。此外，作为凸部的多个突起214A也可以形成于外壳2的台阶部213的表面。该情况下，可以对外壳2的台阶部213的表面进行加工来形成多个突起214A。

而且，如图6、图7(a)所示，多个突起514A可以设为沿内罩51的扩径部513的径向反复形成凹凸的形状。此外，如图7(b)所示，多个突起514B也可以设为沿内罩51的扩径部513的周向反复形成凹凸的形状。此外，如图7(c)所示，多个突起514C也可以设为沿内罩51的扩径部513的周向排列的、多个窝状的突起(多个独立的岛形状的突起)。此外，在图7(b)、图7(c)的情况下，也可以在外壳2的台阶部213的表面形成作为凸部的多个突起。另外，在图7(a)～(c)中，由符号516来表示凹部。

在图7(a)～(c)的情况下，在进行上述铆接时，当作用了将内罩51的扩径部513向外壳2的台阶部213按压的力时，在扩径部513的多个突起514B、514C与台阶部213接触的部分，形成面压较高的部分。由此，对内罩51施加按压力时，使得内罩51不易向内周侧偏移，而且不易绕着中心轴线旋转。

此外，元件体除了设为绝缘体4之外，还能够设为构成气体传感器元件的固体电解质体。该固体电解质体设为，形成为有底圆筒形状，具有形状与绝缘体4的凸缘部41相同的凸缘部。在该固体电解质体的内周面及外周面，设置有用于测定废气中的氧浓度的一对电极。

此外，如图8所示，也可以是，在内罩51不形成扩径部513，而在外罩52形成扩径部523。该情况下，在外罩52的扩径部523设置有凸部524。此外，在气体传感器1中，除了采用内罩51和外罩52的双重构造之外，还能够采用一重构造的罩体。该情况下，可以在一重构造的罩体的后端部形成扩径部513。

此外，如图9(a)～(c)所示，还可以在内罩51及外罩52分别形成扩径部513A、523A，该扩径部513A、523A相互重叠。该情况下，如图9(a)所示，扩径部513A、523A的前端部可以彼此对齐。此外，如图9(b)所示，也可以使扩径部523A的前端部比扩径部513A的前端部向外周侧突出。而且，如图9(c)所示，也可以使扩径部513A的前端部比扩径部523A的前端部向外周侧突出。

Claims (5)

1.一种气体传感器(1)，其特征在于，具备：

筒形状的外壳(2)；

元件体(4)，插入到该外壳(2)的内周孔(21)，该元件体(4)是气体传感器元件(3)本身或者供该气体传感器元件(3)插通的构件；以及

罩体(51、52)，覆盖上述气体传感器元件(3)的一部分，被夹持在上述外壳(2)的内周孔(21)与上述元件体(4)之间，

上述外壳(2)的内周孔(21)具有：前端侧孔部(211)，位于上述元件体(4)的前端侧；后端侧孔部(212)，位于比该前端侧孔部(211)靠后端侧的位置，直径比该前端侧孔部(211)更大；以及台阶部(213)，在该后端侧孔部(212)与上述前端侧孔部(211)的边界部分，形成为垂直状或倾斜状；

上述罩体(51、52)具有：筒状部(511、521)，插入到上述前端侧孔部(211)内；以及扩径部(513、523)，直径比该筒状部(511、521)更大，与上述台阶部(213)对置；

上述元件体(4)具有凸缘部(41)，该凸缘部(41)从其外周突出，用来在与上述台阶部(213)之间夹持上述扩径部(513、523)，

在上述台阶部(213)与上述扩径部(513、523)对置的各自的表面的至少一方，设置有朝向另一方的表面突出的凸部(214、514、524)。

2.如权利要求1记载的气体传感器(1)，其特征在于，

上述扩径部(513、523)在上述筒状部(511、521)的端部，形成为越靠后端侧越扩径的倾斜状，

上述台阶部(213)形成为越靠后端侧越扩径的倾斜状，

上述凸部(214、514、524)形成于上述台阶部(213)的前端部的表面及上述扩径部(513、523)的后端部的表面中的至少一方。

3.如权利要求1或2记载的气体传感器(1)，其特征在于，

上述凸部(514、524)从上述罩体(51、52)的上述扩径部(513、523)的表面突出地形成。

4.如权利要求1或2记载的气体传感器(1)，其特征在于，

上述凸部(214)从上述外壳(2)的上述台阶部(213)的表面突出。

5.如权利要求1记载的气体传感器(1)，其特征在于，

上述凸部(214、514、524)是在上述台阶部(213)及上述扩径部(513、523)中的至少一方设置的多个突起(214A、514A)。