JP2006070794A

JP2006070794A - センサ取付用のボス部構造

Info

Publication number: JP2006070794A
Application number: JP2004254669A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Okamoto; 寛之岡本
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】センサを排気系部材内側へ近づけて配置した状態でボス部とのシール面を良好に確保できると同時に、該ボス部と排気系部材を堅固に固定できるセンサ取付用のボス部構造の提供。
【解決手段】ボス部１７の基端側に、取付孔１６よりも大きな外径を有する環状の第１鍔部１７ａと、第１鍔部１７ａと所定の段差Ｗ１を有して低い位置に形成される環状の第２鍔部１７ｂとを形成し、第２鍔部１７ｂを排気系部材（集合部６）に当接させた後、排気系部材（集合部６）から第２鍔部１７ｂの上面２１を覆うように溶接Ｙ１することにより排気系部材（集合部６）とボス部１７を固定し、酸素センサ１０のフランジ部１４と第１鍔部１７ａをシール部材Ｓを介して密着させた状態に固定した。
【選択図】図３

Description

本発明は自動車の排気系部材内の排気ガスの状態を検出するのに用いられるセンサ取付用のボス部構造に関する。

従来、自動車の排気系部材、例えばエキゾーストマニホールドのブランチ管、エキゾーストマニホールドの集合部、触媒コンバータの下流側等には、内部の排気ガスの状態を検出する様々なセンサが装着されている（特許文献１参照）。

例えば、図８に示すように、前述したセンサの１つである酸素センサ０１０はボス部０１７に螺合され、さらに、該ボス部０１７はその外周縁下端が全周に亙って排気管０６と溶接Ｘ１によって固定される構造となっている。
また、この際、前記酸素センサ０１０とボス部０１７との間にはシール部材０２１が介装されており、両者が密着した状態で固定されている。

しかしながら、酸素濃度の検出をより高精度に行うためには、センシング部０１４の先端が排気管０６の中心位置（一点破線で図示）となるように酸素センサ０１０を装着することが好ましい。
そこで、図９に示すように、ボス部０１７の厚みを薄くしたり、図１０に示すように、酸素センサ０１０が装着される排気管０６の周辺をエンボス加工したエンボス部０２０を形成することによりセンシング部０１４の先端を排気管０６の中心位置に配置している。
特開２００３−８３０６１号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、ボス部の外周縁下端を全周に亙って排気管と溶接すると、前述したセンシング部の配置の問題に加えて、ボス部の径方向の溶接幅が狭いために溶接の接触面積を十分に確保できない上、溶接はボス部と鋭角の角度θ１（図８、１０参照）を成しているために、該溶接に応力が集中して亀裂が生じ易いという問題点があった。

また、ボス部の厚みを薄くすると、溶接がボス部を乗り上げて該ボス部の上面を溶断してしまうため、シール部材を適切に設けることができない。

さらに、排気管にエンボス部を形成する場合には、排気管内の排気ガスの流れに悪影響を及ぼす虞がある上、エンボス加工に手間が掛かってしまう。
なお、センシング部の長さを設計変更してその先端を排気管の中心位置に配置することは可能であるが、この場合にはセンシング部の長さが異なる酸素サンサを車種または装着部位ごとに製造しなければならず、最もコスト高となる。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、センサを排気系部材内側へ近づけた状態でボス部とのシール面を良好に確保できると同時に、該ボス部と排気系部材を堅固に固定できるセンサ取付用のボス部構造を提供することにある。

本発明の請求項１記載の発明では、センサのセンシング部を、ボス部の螺子孔及び排気系部材の取付孔を介して排気系部材内に挿入した後、センサの螺子溝と前記螺子孔を螺合することにより、センサのフランジ部とボス部をシール部材を介して密着させた状態に固定するセンサ取付用のボス部構造において、前記ボス部の基端側に、前記取付孔よりも大きな外径を有する環状の第１鍔部と、前記第１鍔部の径方向外側に突出し、且つ、該第１鍔部と所定の段差を有して低い位置に形成される環状の第２鍔部とを形成し、前記第２鍔部を排気系部材に当接させた後、排気系部材から第２鍔部の上面を覆うように溶接することにより該排気系部材とボス部を固定し、前記センサのフランジ部と第１鍔部をシール部材を介して密着させた状態に固定したことを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１記載のセンサ取付用のボス部構造において、前記ボス部の先端側に、前記第２鍔部から取付孔を貫通した状態で排気系部材内に突出する螺合部を形成し、前記螺子孔を螺合部の先端内部まで形成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、ボス部の基端側に、前記取付孔よりも大きな外径を有する環状の第１鍔部と、前記第１鍔部の径方向外側に突出し、且つ、該第１鍔部と所定の段差を有して低い位置に形成される環状の第２鍔部とを形成し、前記第２鍔部を排気系部材に当接させた後、排気系部材から第２鍔部の上面を覆うように溶接することにより該排気系部材とボス部を固定し、前記センサのフランジ部と第１鍔部をシール部材を介して密着させた状態に固定したため、前記溶接が第２鍔部から第１鍔部へ乗り上げるのを所定の段差で回避でき、これにより第１鍔部とシール部材を密着した状態にできる。

従って、センシング部を設計変更することなく排気系部材内側に近づけて配置することができ、センサによる高精度な検出が可能になる。

また、前記溶接は排気系部材から第２鍔部の上面を覆うように形成されることにより、従来の発明に比べて前記溶接の幅が第２鍔部の径方向に幅広に且つ低く形成できる上、溶接とボス部の成す角度を従来の発明に比べて緩やかにして応力の集中を回避でき、センサを排気系部材に安定した状態に装着できる。

請求項２記載の発明にあっては、ボス部の先端側に、前記第２鍔部から取付孔を貫通した状態で排気系部材内に突出する螺合部を形成し、前記螺子孔を螺合部の先端内部まで形成したため、螺合部で螺子溝と螺子孔が螺合する長さを十分に確保でき、センサを安定させた状態で排気管に固定できる。

また、前記螺合部は取付孔を貫通可能で、且つ、第１鍔部及び第２鍔部の外径は取付孔及び螺合部の外径よりも大きいことからボス部を誤った方向に排気系部材に仮固定して溶接してしまう虞がない。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

なお、本実施例では排気系部材をエキゾーストマニホールドの集合部に適用し、センサを該集合部内の酸素濃度を検出するのに用いる酸素センサに適用した例について説明する。
図１は本発明の実施例の酸素センサ取付用のボス部構造が採用された集合部周辺を示す全体平面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における断面図、図３は図１のＳ３−Ｓ３線における断面図、図４はボス部の平面図、図５はボス部の底面図、図６はボス部の側面図、図７はボス部の溶接を説明する要部拡大断面図である。

先ず、本実施例の酸素センサ取付用のボス部構造の全体構成について説明する、

図１に示すように、本実施例の酸素センサ取付用のボス部構造では、図外のエンジンに固定されるヘッドフランジ１と、該ヘッドフランジ１を介してエンジンの各気筒に接続される４本のブランチ管２〜５と、円筒状の集合部６と、触媒担体７を内部に収容した触媒コンバータ８と、酸素センサ１０を主要な構成としている。

図２に示すように、前記各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａは、略扇形断面形状に加工され、該扇形の側壁２ｂ〜５ｂ同士を重ね合わせて円形状に集合された状態で集合部６の上流側端部６ａに収容されている。

また、前記集合部６に後述する酸素センサ１０が装着されている。
図３に示すように、前記酸素センサ１０は、排気ガスに含まれる酸素濃度を検出してエンジンの空燃比をフィードバック制御するために用いるものであって、その上部には図外の制御装置に電気的に接続された配線１１が設けられる他、中途部には六角柱形状のフランジ部１２が設けられ、下部には複数の細孔１３が形成されたセンシング部１４が形成されている。
また、前記センシング部１４にはフランジ部１２に近接して螺子溝１５が形成されている。

前記集合部６にはセンシング部１４の挿入を許容する大きさの取付孔１６が形成される他、該取付孔１６に近接して後述するボス部１７が固定されている。
具体的には、図４〜６に示すように、前記ボス部１７の基端側には鍔部１７ｃが設けられると共に、該鍔部１７ｃは前記取付孔１６よりも大きな外径を有する環状の第１鍔部１７ａと、該第１鍔部１７ａの径方向外側に突出し、且つ、第１鍔部１７ａと段部２３による所定の段差Ｗ１を有して低い位置に形成される環状の第２鍔部１７ｂで構成されている。

一方、ボス部１７の先端側には、前記鍔部１７ｃから円柱形状に突出した螺合部１８が形成されている。

また、前記ボス部１７には、前記酸素センサ１０の螺子溝１５に螺合し、且つ、第１鍔部１７ａの中心位置から螺合部１８の先端内部まで貫通した螺子孔１７ｄが形成されている。

なお、前記第１鍔部１７ａの上面２０は後述する環状のシール部材Ｓの外形と一致するように形成されている他、螺合部１８の外径は前記取付孔１６の径よりも僅かに小さくなるように形成されている。

次に、酸素センサ１０の集合部６への装着を説明する。

前記酸素センサ１０を集合部６に装着する際には、先ず、取付孔１６とボス部１７の螺子孔１７ｄの中心を一致させた状態とし、両者を溶接Ｙ１で固定する。

この際、図７に示すように、溶接Ｙ１は、集合部６から第２鍔部１７ｂの上面２１を覆うように該第２鍔部１７ｂの全周に亘って形成されるが、前述したように、第１鍔部１７ａと第２鍔部１７ｂとは段部２３による所定の段差Ｗ１を有して形成されるため、溶接Ｙ１が第１鍔部１７ａの上面２０を乗り上げて溶断する虞がないと同時に、従来の発明に比べて溶接Ｙ１を第２鍔部１７ｂの径方向に幅広に且つ低く形成でき、両者の接触面積を十分に確保できる。
また、従来の発明に比べて溶接Ｙ１と第２鍔部１７ｂの上部２１が成す角度θを鈍角の緩やかな角度にできる。

また、前記螺合部１８の外径は前記取付孔１６の径よりも僅かに小さくなるように形成され、且つ、第１鍔部１７ａの外径は取付孔１６や螺合部１８よりも大きく形成されていため、ボス部１７を誤った方向に取付孔１６にセットして溶接Ｙ１してしまう虞がない。

次に、シール部材Ｓを第１鍔部１７ａの上面２０に設置した後、もしくはシール部材Ｓが酸素センサ１０の本体に仮組みされているものについてはその状態で、酸素センサ１０のセンシング部１４の先端を、取付孔１６を介して集合部６内に挿入しつつ、酸素センサ１０の螺子溝１５をボス部の螺子孔１７ｄに螺合して両者を固定することにより、センシング部１４の先端を集合部６の中心位置Ｏに配置した状態で酸素センサ１０を装着する。
この際、前述したように、第１鍔部１７ａの上面２０は前記溶接Ｙ１の悪影響を受けないため、フランジ部１２と第１鍔部１７ａの上面２０との間にシール部材Ｓを密着させた状態で適切に設けることができ、両者の間を良好にシールすることができる。

また、螺合部１７ｃによって螺子溝１５と螺子孔１７ｄの螺合部分の長さ（図３の範囲Ｗ２で図示）を十分に確保でき、両者の螺合する長さを十分に確保して酸素センサ１０を安定した状態で固定できる上、ボス部１７の高さ（図３の範囲Ｗ３で図示）を低く抑えることができる。

以上説明したように、本実施例の酸素センサ取付用のボス部構造にあっては、溶接Ｙ１が第２鍔部１７ｂから第１鍔部１７ａの上面２０へ乗り上げるのを所定の段差Ｗ１で回避でき、これにより第１鍔部１７ａとシール部材Ｓとの良好なシールを確保できる。

従って、センシング部１４を設計変更することなく、集合部６の中心位置Ｏに近づけて配置することができ、酸素濃度を高精度に検出可能になる。

また、従来の発明に比べて前記溶接Ｙ１が第１段部１７ａを覆うように形成されることにより、該溶接Ｙ１の幅が第２鍔部１７ｂの径方向に幅広に且つ低く形成でき、溶接Ｙ１とボス部１７との接触面積を十分に確保して酸素センサを集合部６に安定した状態に装着できる。
さらに、従来の発明に比べて溶接Ｙ１と第２鍔部１７ｂの上部２１が成す角度θを鈍角にでき、これにより、応力の集中を回避して溶接Ｙ１の亀裂を防止できる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、シール部材Ｓ、外壁部１７ｂ、鍔部１７ｃの厚み、螺合部１７ｃの長さについては適宜設定できる、
また、本実施例では排気系部材をエキゾーストマニホールドの集合部に適用し、センサを該集合部内の酸素濃度を検出するのに用いる酸素センサに適用した場合について説明したが、排気系部材は、エキゾーストマニホールドのブランチ管や触媒コンバータの下流側等でも良く、エキゾーストマニホールドの集合部に限定されるものではない。
同様にセンサは排気系部材内の排気ガスの状態を検出するのに用いられるセンサであれば良く、例えば温度センサを適用しても良い。

本発明の実施例の酸素センサ取付用のボス部構造が採用された集合部周辺を示す全体平面図である。図１のＳ２−Ｓ２線における断面図である。図１のＳ３−Ｓ３線における断面図である。ボス部の平面図であるボス部の底面図である。ボス部の側面図である。ボス部の溶接を説明する要部拡大断面図である。従来の酸素センサ取付用のボス部構造を説明する図である。従来の酸素センサ取付用のボス部構造を説明する図である。従来の酸素センサ取付用のボス部構造を説明する図である。

符号の説明

Ｓシール部材
１ヘッドフランジ
２、３、４、５ブランチ管
２ａ、３ａ、４ａ、５ａ上流側端部
２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ側壁
６集合部
６ａ上流側端部
７触媒担体
８触媒コンバータ
１０酸素センサ
１１配線
１２フランジ部
１３細孔
１４センシング部
１５螺子溝
１６取付孔
１７ボス部
１７ａ第１鍔部
１７ｂ第２鍔部
１７ｃ鍔部
１７ｄ螺子孔
１８螺合部
２０（第１鍔部の）上面
２１（第２鍔部の）上面
２３段部

Claims

センサのセンシング部を、ボス部の螺子孔及び排気系部材の取付孔を介して排気系部材内に挿入した後、センサの螺子溝と前記螺子孔を螺合することにより、センサのフランジ部とボス部をシール部材を介して密着させた状態に固定するセンサ取付用のボス部構造において、
前記ボス部の基端側に、前記取付孔よりも大きな外径を有する環状の第１鍔部と、
前記第１鍔部の径方向外側に突出し、且つ、該第１鍔部と所定の段差を有して低い位置に形成される環状の第２鍔部とを形成し、
前記第２鍔部を排気系部材に当接させた後、排気系部材から第２鍔部の上面を覆うように溶接することにより該排気系部材とボス部を固定し、
前記センサのフランジ部と第１鍔部をシール部材を介して密着させた状態に固定したことを特徴とするセンサ取付用のボス部構造。
請求項１記載のセンサ取付用のボス部構造において、
前記ボス部の先端側に、前記第２鍔部から取付孔を貫通した状態で排気系部材内に突出する螺合部を形成し、前記螺子孔を螺合部の先端内部まで形成したことを特徴とするセンサ取付用のボス部構造。