CN110361501A - 传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可靠地保持隔热管并提高了耐热性的传感器。该传感器具备：传感器主体部，其包括传感器元件和沿轴线方向延伸的筒状的外壳；导线，其与传感器元件电连接且自外壳的内部向外部延伸；密封构件，其配置于外壳的后端部的内侧，并使导线贯穿；以及隔热管，其为筒状，卡定于外壳的外表面且自外壳的后端向后方延伸，该隔热管包围密封构件的整体和导线的周围，其中，该传感器具备筒状的管帽，该管帽由弹性构件形成，并且用于限制隔热管向后方移动，管帽具有供导线贯穿的导线贯穿孔，该管帽缩径并保持于导线。

Description

传感器

技术领域

本发明涉及一种气体传感器等的对被测量对象进行检测的传感器。

背景技术

在汽车等的排气管安装有对被测量气体的浓度进行检测的传感器。

这样的传感器在自身的后端侧配置橡胶制的密封构件而将内外密封，且使导线贯穿密封构件并向外部引出。不过，由于密封构件的耐热性通常较低，因此当传感器在高温环境下长时间使用时，密封构件受到辐射热而劣化，从而存在损害传感器的密封性的风险。另外，当导线受热而绝缘包覆层熔化时，会损害绝缘性。

因此，开发出如下一种技术：利用隔热管来包围密封构件和导线，并将由耐热树脂制成的筒状的固定部件(卡圈)插入隔热管的后端侧，使导线在卡圈内贯穿，由此将隔热管和导线以非接触的方式固定(非专利文献1)。在该技术中，将扎带固定于向卡圈的后端引出的导线，使扎带抵接于卡圈的后端侧而限制卡圈的移动。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：发明协会公开技法公技编号2011－500826号

发明内容

发明要解决的问题

然而，由于普通的扎带的耐热性较低，因此存在以下风险：难以在高温下使用或扎带在高温下松弛而脱落，从而卡圈和隔热管从后侧脱落。

另外，由于卡圈为硬质且不变形，因此难以利用卡圈本身来保持导线，当扎带松弛时，卡圈容易相对于导线移动，从而隔热管也会移动。

因此，本发明的目的在于，提供一种可靠地保持隔热管并提高了耐热性的传感器。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明提供一种传感器，该传感器具备：传感器主体部，其包括对被测量对象进行检测的传感器元件和沿轴线方向延伸的筒状的外壳；导线，其与所述传感器元件电连接且自所述外壳的内部向外部延伸；密封构件，其配置于所述外壳的后端部的内侧，并使所述导线贯穿；以及隔热管，其为筒状，卡定于所述外壳的外表面且自所述外壳的后端向后方延伸，且该隔热管包围所述密封构件的整体和所述导线的周围，该传感器的特征在于，该传感器具备筒状的管帽，该管帽由弹性构件形成，并且用于限制所述隔热管向后方移动，所述管帽具有供所述导线贯穿的导线贯穿孔，该所述管帽缩径而保持于所述导线。

采用该传感器，由于管帽贯穿有导线并缩径，因此，作为弹性构件的管帽的导线贯穿孔的内壁牢固地贴紧于导线的外表面而使管帽保持于导线。因此，即使在轴线方向上作用有外力，管帽也不易脱离导线，能够可靠地保持管帽，进而能够可靠地保持被管帽限制向后方移动的隔热管，并能够提高传感器的耐热性。

在本发明的传感器中，也可以是，所述管帽的至少后端侧在比所述隔热管靠后端侧的位置暴露，在该暴露的管帽的外表面嵌合有紧固构件，该紧固构件使该管帽缩径并保持于所述导线，在所述管帽的前端侧设有朝向前端的面或插入部，该朝向前端的面接触于所述隔热管的朝向后端的面，从而限制该隔热管向后方移动，该插入部向所述隔热管的后端部插入并卡合于该隔热管的侧壁，从而限制该隔热管向后方移动。

采用该传感器，能够利用紧固构件使管帽较强地缩径，从而管帽更可靠地保持于导线，能够进一步可靠地保持隔热管。

在本发明的传感器中，也可以是，所述管帽的至少靠前端侧的插入部向所述隔热管的后端部插入，在该插入部处，所述隔热管与所述管帽一起自外侧缩径而形成凿紧部，使所述管帽保持于所述导线。

采用该传感器，由于使管帽连同隔热管一起缩径，因此，部件个数减少，生产也变得容易。

在本发明的传感器中，也可以是，所述导线贯穿孔的数量形成为与所述导线相同，所述导线一根一根地分别贯穿各导线贯穿孔。

采用该传感器，当使管帽缩径时，导线贯穿孔的内壁贴紧于每根导线的外表面，因此，管帽更可靠地保持于导线，能够进一步可靠地保持隔热管。

在本发明的传感器中，也可以是，在所述管帽的前端侧具有朝向前端的面，该朝向前端的面接触于所述隔热管的朝向后端的面，从而保持该隔热管。

采用该传感器，在使管帽连同隔热管一起缩径的形态中，由于进一步利用管帽的朝向前端的面来保持隔热管，因此，能够进一步可靠地保持隔热管。

在本发明的传感器中，也可以是，所述管帽的后端侧在所述隔热管的后端侧暴露，在该暴露的管帽的外表面嵌合有紧固构件，该紧固构件使该管帽缩径并保持于所述导线。

采用该传感器，在使管帽连同隔热管一起缩径的形态中，能够利用紧固构件使管帽较强地缩径，使管帽更可靠地保持于导线，从而能够进一步可靠地保持隔热管。

发明的效果

采用本发明，能够得到一种可靠地保持隔热管并提高了耐热性的传感器。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的传感器的沿着轴线方向剖切而得到的半剖视图。

图2是管帽和金属环的立体图。

图3是表示在第1实施方式的传感器中管帽卡合于隔热管的侧壁的形态的图。

图4是本发明的第2实施方式的传感器的沿着轴线方向剖切而得到的半剖视图。

图5是表示在第2实施方式的传感器中金属环嵌合于管帽的外表面的形态的图。

附图标记说明

100、100B、传感器；110、密封构件；123、导线；130、132、隔热管；130e、隔热管的朝向后端的面；130i、隔热管的侧壁；132s、凿紧部；140、紧固构件；150、152、154、管帽；150h、152h、154h、导线贯穿孔；150a、管帽的朝向前端的面；152w、154t、管帽的插入部；160、外壳；192、传感器元件；200、传感器主体部；O、轴线。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式。

图1是本发明的第1实施方式的氧传感器(传感器)100的沿着轴线O方向剖切而得到的半剖视图，图2示出管帽150和金属环140的立体图。

该氧传感器100安装于汽车的排气管(未图示)，用于检测排气中的氧浓度。由于排气管有可能因排气的热量而成为例如800℃这样的高温状态，因此氧传感器100也可能成为高温。另外，有时来自外部的热量也施加于氧传感器100。因而，要求氧传感器100能够承受这样的热量。

如图1所示，氧传感器100包括设于前端侧的传感器主体部200和设于后端侧的隔热管130。传感器主体部200包括形成为沿轴线O方向延伸的筒状的金属制的外壳160和容纳在外壳160内的传感器元件192。

外壳160包括位于前端侧的筒状的主体金属壳体180和以与主体金属壳体180的后端侧的开口相连通的方式焊接于主体金属壳体180的外筒170。

主体金属壳体180是使用不锈钢等耐热性金属材料而构成的，并包括用于将氧传感器100固定于排气管等的螺纹部181和位于螺纹部181的后端侧的工具卡合部182。工具卡合部182在与轴线O方向垂直的面(以下称作垂直面)上形成为其外径比螺纹部181的外径大的直径，该工具卡合部182在进行氧传感器100的安装作业时供在安装作业中使用的工具卡合。

在外壳160的内侧，沿着轴线O方向容纳有对测量对象的氧进行检测的元件即传感器元件192。传感器元件192是沿轴线O方向延伸的板形形状的层叠构件，包括包含检测部的元件部和用于加热元件部的加热器部。传感器元件192以其前端部分自螺纹部181向前端侧暴露的状态固定于主体金属壳体180的内部。

在主体金属壳体180的前端侧，以覆盖自螺纹部181暴露的传感器元件192的前端部分的方式配置有护罩190。护罩190是使用不锈钢等耐热性金属材料而构成的。护罩190包括开口与螺纹部181的开口相连通的筒状的后端部和垂直面上的外径比后端部的外径小的帽状的前端部。在护罩190的后端部形成有排气能够通过的多个通过孔191。

外筒170是使用不锈钢等耐热性金属材料而构成的，外筒170的位于前端侧的大径部171和位于后端侧的小径部173形成为一体。大径部171的前端部分焊接于主体金属壳体180的后端部分。在大径部171的比轴线O方向上的中央稍靠后端侧的位置形成有以向径向内侧弯曲的方式进行凿紧而成的前端凿紧部172。小径部173在垂直面上形成为其外径比大径部171的外径小的直径。

在小径部173的后端部分形成有向径向内侧凿紧而成的后端凿紧部174。

在外筒170的后端部的内侧配置有索环110，外筒170的后端侧的开口被索环110闭塞。索环110是使用氟橡胶等弹性材料呈大致圆柱形状构成的。索环110的前端部分插入外筒170的后端部分，索环110的后端部分自外筒170向后端侧突出。并且，索环110通过形成于外筒170的后端凿紧部174而保持于外筒170的后端部的内侧。

索环110相当于权利要求书的“密封构件”。

另外，在外筒170的内侧的比索环110的位置靠前端侧的位置，配置有由氧化铝等绝缘性材料构成的未图示的绝缘分隔件。该绝缘分隔件通过形成于外筒170的前端凿紧部172而保持于外筒170的内侧。

并且，氧传感器100包括多根导线123。在本实施方式中，导线123包含5根导线。导线123是用于将由传感器元件192检测出的检测信号取出且传递用于驱动氧传感器100的驱动信号的信号线。导线123的第1端电连接于传感器元件192，导线123自外壳160的内部向外部延伸。并且，导线123贯穿索环110的贯穿孔(未图示)且自索环110的后端面111向外壳160的外部引出，导线123的第2端与未图示的连接器相连接。该连接器与配置在车辆内的传感器控制装置相连接。

隔热管130是沿轴线O方向延伸的筒状的构件。隔热管130的外表面和内表面由比索环110的导热性高的材料构成。具体而言，隔热管130是通过将层叠体呈褶皱状多重弯折而构成的，该层叠体是利用铝箔等金属箔夹持玻璃纤维的隔热层而构成的。

隔热管130的前端在比索环110的配置位置靠前端侧的位置处抵接于外筒170。具体而言，隔热管130的前端动配合于在外筒170形成的后端凿紧部174的锥部分。并且，隔热管130在径向上与索环110分开并包围索环110整体和索环110的后端的导线123的周围。

由于隔热管130的外表面是使用金属箔构成的，因此，即使氧传感器100的周围的环境成为高温环境，也能够反射外部的热射线，而能够抑制热量向内部的索环110、导线123传递。另外，由于隔热管130在外表面与内表面之间具有隔热层，因此能够抑制热量自外表面向内表面传递。此外，隔热管130的内表面能够使用玻璃纤维来构成。

在隔热管130的后端部安装有由氟橡胶等弹性构件形成的大致圆柱状的管帽150。如图2所示，5个导线贯穿孔150h沿轴线O方向贯穿管帽150，该5个导线贯穿孔150h供5根导线123分别一根一根地贯穿，各根导线123贯穿导线贯穿孔150h且向管帽150的后端侧引出。

并且，金属环140以凿紧的方式嵌合于管帽150，利用金属环140使管帽150缩径而保持于导线123，并限制隔热管130向后方移动。

金属环140相当于权利要求书的“紧固构件”。

具体而言，管帽150的后端侧在比隔热管130靠后端侧的位置暴露，在该暴露的管帽150的外表面嵌合有金属环140。另外，如图2所示，管帽150的前端侧形成直径比隔热管130的直径大的凸缘部150f，凸缘部150f的朝向前端的面150a接触于隔热管130的朝向后端的面130e。

由此，隔热管130的前端卡定于后端凿紧部174的锥部分，隔热管130的后端卡定于凸缘部150f，由此限制隔热管130沿前后方向移动。

并且，向管帽150的后端引出后的多根导线123集束在一起并被保护管120包覆。保护管120是使用玻璃纤维构成的筒状的编织物(日文：編組)且具有挠性。

在第1实施方式中，由于管帽150贯穿有导线123并缩径，因此，作为弹性构件的管帽150的导线贯穿孔150h的内壁牢固地贴紧于导线123的外表面，从而使管帽150保持于导线123。因此，即使在轴线O方向上作用有外力，管帽150也不易脱离导线123，能够可靠地保持管帽150，进而能够可靠地保持被管帽150限制向后方移动的隔热管130，从而能够提高传感器100的耐热性。

此外，在图1的例子中，管帽150具有供导线123一根一根地分别贯穿的5个导线贯穿孔150h。由此，当使管帽150缩径时，导线贯穿孔150h的内壁贴紧于每根导线123的外表面，因此，在轴线O方向上作用有外力时，管帽150更不易自导线123脱离。

但是，例如，设置1个导线贯穿孔且将多根导线123集束并贯穿导线贯穿孔的情况也包含在本发明中。

另外，在图1的例子中，通过使管帽150的朝向前端的面150a接触于隔热管130的朝向后端的面130e，从而隔热管130卡定于管帽150，但如图3所示，管帽152也可以卡合于隔热管130的侧壁130i。

在图3中，管帽152的前端侧具有向隔热管130的后端部插入的前端部(插入部)152w，前端部152w呈形成有沿径向突出且在周向上相连的多个突起的竹笋形状。该突起的轴线O方向上的剖面具有朝向前端变窄的锥状的翻边(日文：カエシ)，从而防止插入到隔热管130后的前端部152w脱出。

在图3的例子中，前端部152w卡合于隔热管130的侧壁130i而可靠地保持隔热管130。在为管帽152的情况下，也在导线123贯穿导线贯穿孔152h的状态下，金属环140以凿紧的方式嵌合而使管帽152缩径。

此外，使管帽152的前端部152w卡合于隔热管130的侧壁130i的形态并不限于竹笋形状，只要为能够提高前端部152w与侧壁130i之间的摩擦力的形态(例如对前端部152w施加较细的凹凸等)即可。

接下来，参照图4来说明本发明的第2实施方式。

图4示出本发明的第2实施方式的氧传感器(传感器)100B的沿着轴线O方向剖切而得到的半剖视图。

氧传感器100B包括设于前端侧的传感器主体部200和设于后端侧的隔热管132。传感器主体部200(外壳160和传感器元件192)与第1实施方式相同，因此，标注相同附图标记并省略说明。

在图4中，在隔热管132的后端部插入有由氟橡胶等弹性构件形成的大致圆柱状的管帽154的前端部(插入部)154t，导线123贯穿管帽154的导线贯穿孔154h。并且，在该前端部154t处，隔热管132与管帽154一起自外侧缩径而形成有凿紧部132s。由此缩径后的管帽154保持于导线123，限制隔热管132向后方移动。

由此，隔热管132的前端卡定于后端凿紧部174的锥部分，隔热管132的后端卡定于管帽154的前端部154t，由此限制隔热管132沿前后方向移动。

并且，与第1实施方式同样地，向管帽154的后端引出后的多根导线123集束在一起并被保护管120包覆。

在第2实施方式中，也同样地，由于管帽154贯穿有导线123并缩径，因此作为弹性构件的管帽154的导线贯穿孔154h的内壁牢固地贴紧于导线123的外表面而使管帽154保持于导线123。因此，即使在轴线O方向上作用有外力，管帽154也不易脱离导线123，能够可靠地保持管帽154，进而能够可靠地保持被管帽154限制向后方移动的隔热管132，从而能够提高传感器100B的耐热性。

此外，在第2实施方式中，自管帽154的外侧对隔热管132进行凿紧，但也有时隔热管132的强度较低，若过于凿紧，则存在隔热管132破损的风险。

因此，需要将凿紧力限制为隔热管132不会破损的程度，在外力的作用下，存在管帽154偏离导线123或隔热管132偏离管帽154的可能性。

因此，如图5所示，与第1实施方式同样地，若使管帽154的后端侧在比隔热管132靠后端侧的位置暴露，且将金属环140以凿紧的方式嵌合于该暴露的管帽154的外表面，则能够将管帽154更可靠地保持于导线123。

并且，与第1实施方式同样地，若设置使隔热管132卡定于管帽154的凸缘部154f和朝向前端的面154a(与图1的朝向前端的面150a相同)，则能够使隔热管132更可靠地卡定于管帽154。

本发明的第1实施方式的传感器100能够例如如下那样来制造。首先，使导线123贯穿管帽150和索环110，且将索环110配置于隔热管130和外筒170内。

然后，使向索环110的前端侧突出的导线123贯穿在外筒170内配置的绝缘分隔件(未图示)，将端子金属壳体(未图示)凿紧于导线123的前端的去除了包覆层后得到的芯线。

另一方面，准备在主体金属壳体180组装有传感器元件192、护罩190而成的组件，将该组件的传感器元件192容纳在绝缘分隔件内，此时，传感器元件192的电极焊盘电连接于绝缘分隔件内的端子金属壳体。

然后，通过将外筒170嵌合并焊接于主体金属壳体180，从而组装成传感器主体部200。

最后，在使管帽150的朝向前端的面150a抵接于隔热管130的朝向后端的面130e的状态下，对嵌合于管帽150的金属环140进行凿紧。然后，利用保护管120来包覆向管帽150的后端侧引出的导线123。

本发明并不限定于上述实施方式，还包括在本发明的思想和范围中包含的各种变形和等同物，这是不言而喻的。

管帽的形状等未限定于上述实施方式。管帽缩径的形态也不受限定，且利用管帽来限制隔热管向后方移动的形态也不受限定。

作为紧固构件，除了上述金属环之外，还可举出线材等。

传感器元件并不限于板型元件，也可以是筒型元件。

另外，传感器的种类也不受限定，除了氧传感器之外，还可举出NOx传感器、宽带传感器(日文：全領域センサ)。

Claims (9)

1.一种传感器，该传感器具备：

传感器主体部，其包括沿轴线方向延伸的筒状的外壳和容纳于所述外壳且对被测量对象进行检测的传感器元件；

导线，其与所述传感器元件电连接且自所述外壳的内部向外部延伸；

密封构件，其配置于所述外壳的后端部的内侧，并使所述导线贯穿；以及

隔热管，其为筒状，卡定于所述外壳的外表面且自所述外壳的后端向后方延伸，该隔热管包围所述密封构件的整体和所述导线的周围，

该传感器的特征在于，

该传感器具备筒状的管帽，该管帽由弹性构件形成，并且用于限制所述隔热管向后方移动，

所述管帽具有供所述导线贯穿的导线贯穿孔，该管帽缩径而保持于所述导线。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，

所述管帽的至少后端侧在比所述隔热管靠后端侧的位置暴露，在该暴露的管帽的外表面嵌合有紧固构件，该紧固构件使该管帽缩径并保持于所述导线，

在所述管帽的前端侧设有朝向前端的面或插入部，该朝向前端的面接触于所述隔热管的朝向后端的面，从而限制该隔热管向后方移动，该插入部向所述隔热管的后端部插入并卡合于该隔热管的侧壁，从而限制该隔热管向后方移动。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，

所述管帽的至少靠前端侧的插入部向所述隔热管的后端部插入，在该插入部处，所述隔热管与所述管帽一起自外侧缩径而形成凿紧部，使所述管帽保持于所述导线。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器，其中，

所述导线贯穿孔的数量形成为与所述导线相同，所述导线一根一根地分别贯穿各导线贯穿孔。

5.根据权利要求3所述的传感器，其中，

在所述管帽的前端侧具有朝向前端的面，该朝向前端的面接触于所述隔热管的朝向后端的面，从而保持该隔热管。

6.根据权利要求5所述的传感器，其中，

所述管帽的后端侧在所述隔热管的后端侧暴露，在该暴露的管帽的外表面嵌合有紧固构件，该紧固构件使该管帽缩径并保持于所述导线。

7.根据权利要求3所述的传感器，其中，

所述管帽的后端侧在所述隔热管的后端侧暴露，在该暴露的管帽的外表面嵌合有紧固构件，该紧固构件使该管帽缩径并保持于所述导线。

8.根据权利要求4所述的传感器，其中，

在所述管帽的前端侧具有朝向前端的面，该朝向前端的面接触于所述隔热管的朝向后端的面，从而保持该隔热管。

9.根据权利要求8所述的传感器，其中，

所述管帽的后端侧在所述隔热管的后端侧暴露，在该暴露的管帽的外表面嵌合有紧固构件，该紧固构件使该管帽缩径并保持于所述导线。