JP2008224366A - Temperature sensor for automobile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高温環境下において用いられる自動車用温度センサに関する。 The present invention relates to an automotive temperature sensor used in a high temperature environment.
自動車用温度センサは、車両の排気管内の排気ガスの温度を検知すべく、排気管に取り付けるものである。 The automobile temperature sensor is attached to the exhaust pipe in order to detect the temperature of the exhaust gas in the exhaust pipe of the vehicle.
温度センサを排気管に取付けるために、排気管には、温度センサを螺合するためのボスが設けられる。このボスは、雌ネジが形成された雌ネジ部と、雌ネジ部よりも排気管側に位置し、雌ネジ部の最小径よりも小径の、挿通孔が形成された挿通部とが設けられている。また、温度センサには、挿通孔の内壁と当接可能なリブと、リブよりも排気管とは反対側に配置され、雌ネジと螺合する雄ネジが形成されたニップルとが設けられている。 In order to attach the temperature sensor to the exhaust pipe, the exhaust pipe is provided with a boss for screwing the temperature sensor. This boss is provided with a female screw portion in which a female screw is formed, and an insertion portion in which an insertion hole is formed, which is located closer to the exhaust pipe than the female screw portion and has a diameter smaller than the minimum diameter of the female screw portion. ing. The temperature sensor is provided with a rib that can contact the inner wall of the insertion hole, and a nipple that is disposed on the opposite side of the exhaust pipe from the rib and has a male screw threadedly engaged with the female screw. Yes.
そして、このニップルの雄ネジを、ボスの雌ネジに螺合させて締め付けることにより、リブの先端がボスの挿通孔の内壁に押圧され、排気ガス管内の気密性が確保された状態で、自動車用温度センサがボスに取り付けられる。 Then, the male screw of this nipple is screwed into the female screw of the boss and tightened so that the tip of the rib is pressed against the inner wall of the insertion hole of the boss, and the airtightness in the exhaust gas pipe is secured, and the automobile An industrial temperature sensor is attached to the boss.
このような自動車用温度センサは、例えば、特開平7−102993号公報に開示されている。
上述の特許文献1に記載のものは、排気管に自動車用温度センサの先端が通るだけの寸法の孔を開け、ボスを排気管の外側に設けることにより、ボスが高温の影響を受けないようにしている。
In the above-mentioned
しかしながら、自動車用温度センサを排気管に固定する、ニップルとボスとの締結部では、凝着により、どうしても焼付きが発生しやすい。 However, seizure is apt to occur at the fastening portion between the nipple and the boss, which fixes the automobile temperature sensor to the exhaust pipe, due to adhesion.
よって、焼付きを防止するためには、上述の特許文献1の如く、ボスを排気管の外側に取り付けるだけでは、十分とは言えない場合がある。なぜなら300〜700℃といった高温の排気ガスが流れる排気管に直接取り付けられるボスは、排気管からの熱伝導等により、高温になることは避けられないからである。
Therefore, in order to prevent seizure, it may not be sufficient to attach the boss to the outside of the exhaust pipe as in
そして、このような高温下に自動車用温度センサがさらされ、ニップルとボスとの間に焼付きが発生すると、ニップルとボスとの取外しが困難となり、自動車用温度センサの取外し作業の容易性が損なわれる恐れがある。 When the automotive temperature sensor is exposed to such a high temperature and seizure occurs between the nipple and the boss, it becomes difficult to remove the nipple and the boss, and the automotive temperature sensor can be easily removed. There is a risk of damage.
本発明はかかる事情に鑑み、取外し作業の容易な自動車用温度センサを提供することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an automotive temperature sensor that can be easily removed.
本発明は、上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、内燃機関より排出される排気ガスが流れる排気管内に突出して、前記排気ガスの温度を検出する感温部と、前記感温部の電気信号を取り出す電極線を、内側に絶縁保持してなるシース部材と、前記シース部材の外周に固定され、前記感温部側の端面に着座部を有するフランジ状の封止部材と、鋼材により形成されるとともに前記排気管の外周に取り付けられ、内側に雌ネジ部と前記着座部に当接する当接部とを有する取付座と、鋼材により形成されるとともに前記シース部材の外周に設けられ、外側に設けられた雄ネジ部と前記雌ネジ部とが螺合することによって、前記封止部材の着座部とは反対側の端面を押圧することにより、前記着座部を前記当接部に当接させて前記封止部材を前記取付座に固定する固定部材とを備える自動車用温度センサにおいて、前記取付座および前記固定部材の少なくとも一方の表面に、溶融アルミめっき処理を施すことで、鉄−アルミ金属間化合物層を設けたことを特徴とする自動車用温度センサである。 In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized in that the invention according to claim 1 projects into an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows, and detects a temperature of the exhaust gas; A sheath member in which an electrode wire for taking out an electrical signal of the temperature sensing portion is insulated and held inside, and a flange-shaped seal that is fixed to the outer periphery of the sheath member and has a seating portion on the end surface on the temperature sensing portion side A member, and a mounting seat formed of a steel material and attached to the outer periphery of the exhaust pipe, and having an internal thread portion and an abutting portion that abuts against the seating portion. The external thread provided on the outer periphery and the external thread provided on the outer side and the internal thread are screwed together to press the end surface of the sealing member opposite to the seat, thereby the seat The seal is brought into contact with the contact portion. In an automotive temperature sensor comprising a fixing member for fixing a member to the mounting seat, an iron-aluminum intermetallic compound layer is formed by subjecting at least one surface of the mounting seat and the fixing member to a molten aluminum plating process. An automotive temperature sensor provided.
つまり、焼付きの原因の一つである高温環境下における鋼材同士(取付座と固定部材のことである)の直接的な接触を避けるために、取付座および固定部材のいずれか一方、若しくはその両方の表面に、溶融アルミめっき処理を施し、鉄−アルミ金属間化合物層を設ける。この鉄−アルミ金属間化合物層により、固定部材が取付座に螺合する際に、両部材の素地同士が直接接触することが回避され、焼付きを防止することができる。 In other words, in order to avoid direct contact between steel materials (which is a mounting seat and a fixing member) in a high temperature environment that is one of the causes of seizure, either the mounting seat or the fixing member, or its Both surfaces are subjected to hot-dip aluminum plating to provide an iron-aluminum intermetallic compound layer. By this iron-aluminum intermetallic compound layer, when the fixing member is screwed to the mounting seat, direct contact between the bases of both members is avoided, and seizure can be prevented.
請求項2に記載の発明は、上記鉄−アルミ金属間化合物層の平均層厚を5〜100μmとしたものである。鉄−アルミ金属間化合物層の平均層厚を5〜100μmとすることで、金属間化合物層による焼付き防止効果をより顕著に発揮することが可能である。 According to a second aspect of the present invention, the average layer thickness of the iron-aluminum intermetallic compound layer is 5 to 100 μm. By setting the average layer thickness of the iron-aluminum intermetallic compound layer to 5 to 100 μm, it is possible to more significantly exhibit the effect of preventing seizure by the intermetallic compound layer.
以下、本発明を具体化した自動車用温度センサ100に係る実施形態について、図面を参照して説明する。この自動車用温度センサ100は、車両用エンジンから排出される排気ガス温度を検出するセンサとして適用したものであり、自動車の排気管に取り付けられるものである。
Hereinafter, an embodiment according to an
図1〜図3に示すように、自動車用温度センサ100は、感温部10とケース部20とで構成される。そして、この温度センサ100は、排気管200に取付部30にて固定される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
上述の感温部10は、排気ガスに曝されることにより排気温度を感知する部分であり、主として、排気温度を感知するサーミスタ等の感温素子101、感温素子101を電気的に接続するシースピン芯線102および感温素子101を保護する感温部カバー103とから成る。
The
感温部カバー103は、金属製の有底筒状部材であり、円筒状のシースピン104の先端外周に嵌合されている。このシースピン104は、内部にシースピン芯線102を収容し、このシースピン芯線102を保護する。
The temperature sensing
また、上述した感温部10は、シースピン104を介してケース部20と接続されている。なお、シースピン104はシース部材に相当する。
Further, the
次に、ケース部20は、シースピン104や、シースピン芯線102が接続されるコネクタ108等を収容するものであり、これらを収容するプロテクションチューブ107や、リブ105により構成されている。以下、図1で見て上方を基端側、下方を先端側と定義する。
Next, the
リブ105は、中央に貫通孔を設けた皿状部材であり、基端側に段付き部105aが形成されている。そして、段付き部105aに、筒状の金属製プロテクションチューブ107が嵌めこまれ、溶接、又はろう付け等により接合されている。また、リブ105の上記貫通孔にシースピン104が挿入され、溶接、又はろう付け等によって、リブ105は、シースピン104に固定されている。リブ105の先端側にはテーパーを有する着座部105bがある。このリブ105は封止部材に相当する。
The
また、上述のコネクタ108は、先端側でシースピン芯線102に接続されるとともに、基端側でリード線109と接続されている。このリード線109は、プロテクションチューブ107の端部に取り付けられる可撓性を有し、フレキシブルに曲折可能な保護チューブ112内に収容されている。
The
取付部30は、固定部材に相当するニップル106と、取付座に相当するボス201とで構成される。ボス201および排気管200には連通孔202が設けられており、感温部10およびシースピン104はこの連通孔202を通って排気管200内部に突出する。
The
図2に示すように、着座部105bは、ボス201の内周先端側のテーパー部201bに当接する構造となっている。そして、ニップル106およびボス201に各々設けられた、雄ネジ部106a、雌ネジ部201aが螺合することにより、ニップル106先端側の端面が、リブ105の基端側の端面を押圧する。
As shown in FIG. 2, the
つまり、着座部105bによってテーパー部201bが先端側に押圧されることで、排気ガスに対する気密性を確保しながら、ケース部20が排気管200に取り付けられる。ここで、テーパー部201bは当接部に相当する。
That is, the
ニップル106は、プロテクションチューブ107および保護チューブ112の外周を挿通可能とする孔が形成された略筒状部材であり、プロテクションチューブ107の外周を取り巻くように設けられている。このニップル106の孔の径は、プロテクションチューブ107外周が円滑に挿通可能とするため、プロテクションチューブ107の外周とニップル106の内周との間に、所定寸法の隙間114が設けられている。
The
以上、説明した排気温センサ100は、排気管200内を流れる排気ガスの温度を測定し、その排気温に基づく排気温信号を、リード線109を介して、図示せぬ制御装置へ送出する。
The
本実施形態では、鋼材であるステンレス鋼(SUS304またはSUS430)のニップル106およびボス201を用いた。
In the present embodiment, the
そして、ニップル106をアルミ浴中に浸漬する溶融アルミめっき処理により、ニップル106の素地層1表面に、図2のA部拡大図である図4に示す鉄−アルミ金属間化合物層2aを形成した。ここで、素地層1とは、鉄を主成分とする合金層のことである。
Then, an iron-aluminum
上述の溶融アルミめっきは、JISH8642に基づき施工し、使用するアルミ地金は、3種(99%)以上のものを使用した。溶融アルミめっき処理の加工工程は、まず前処理として、ニップル106の脱脂、酸洗、乾燥を行う。そして、溶解したアルミ浴中にニップル106を所定時間浸漬する。この浸漬処理により、まずは、ニップル106の雄ネジ部106aの表面層である素地層1の表面に鉄−アルミ金属間化合物層2aと、さらにその表面にアルミ層の3重層が形成される。その後、700℃前後の低温熱拡散処理を、約30分施し、形成された最表層のアルミ層全てを拡散除去する。これにより、層厚が平均50μmで略均一な鉄−アルミ金属間化合物層2aが形成される。なお、後処理として、ニップル106表面の素地層1上に鉄−アルミ金属間化合物層2aが形成されたニップル106を酸洗、湯洗し、仕上げ、検査工程を経て完成させる。以上の一連の工程が、本発明の溶融アルミめっき処理に相当する。
The above-mentioned molten aluminum plating was applied based on JISH8642, and three or more (99%) types of aluminum ingots were used. In the processing step of the molten aluminum plating process, first, as a pretreatment, the
なお、この低温熱拡散処理時間は、溶融アルミめっき処理にて必然的に形成されるアルミ層と、素地層1とが完全に反応して鉄−アルミ金属間化合物層2aが十分に形成可能な時間を設定する。しかしながら、低温熱拡散処理において、アルミ層が完全に金属間化合物層化されない場合であっても、鉄−アルミ金属間化合物層2aの体積率に比べてアルミ層が十分に小さく、且つ雄ネジ部106aと雌ネジ部201aとの螺合時の軸力(ネジの締め付けトルク)が保証される範囲内であれば、アルミ層は若干残留してもよい。
The low-temperature thermal diffusion treatment time can sufficiently form the iron-aluminum
ここで、鉄−アルミ金属間化合物層2aの厚さに関して、鉄−アルミ金属間化合物層2aの層厚が5μm未満であると、鉄−アルミ金属間化合物層2aによる焼付き防止効果が表れないことが実験により確認された。このため、鉄−アルミ金属間化合物層2aの層厚は5μm以上とすることが好ましい。
Here, with respect to the thickness of the iron-aluminum
また、層厚が100μmを超える鉄−アルミ金属間化合物層2aを形成しようとした場合、低温熱拡散処理によるアルミ層の拡散が不十分となり、残留した相対的に強度の低いアルミ層によって取付部30での軸力が確保されない場合がある。よって、層厚は100μm以下が好適である。
Further, when an iron-aluminum
なお、鉄およびアルミは不動態を形成し易い金属であることから、図4に示す如く、鉄−アルミ金属間化合物層2aの表層には酸化皮膜3が形成される。ちなみに、鉄−アルミ金属間化合物層2aの層厚が50μmであるのに対し、酸化皮膜3は数nm単位の厚さに過ぎないものである。
Since iron and aluminum are metals that easily form a passive state, as shown in FIG. 4, an oxide film 3 is formed on the surface layer of the iron-aluminum
また、上述の実施形態では、低温熱拡散処理時間を30分としたが、形成する鉄−アルミ金属間化合物層2aの層厚に基づき、アルミ層が十分に拡散し得る時間(例えば、5分〜2時間)を確保すればよい。
In the above-described embodiment, the low-temperature thermal diffusion treatment time is set to 30 minutes. However, based on the thickness of the iron-aluminum
なお、ニップル106ではなく、ボス201の方に上記溶融アルミめっき処理を施して、雌ネジ部201aの素地層1の表面に、鉄−アルミ金属間化合物層2bを形成してもよい。
Note that the iron-aluminum
また、図4の例に代えて、図2のA部拡大図としての図5に示すように、雄ネジ部106aおよび雌ネジ部201aの両方に溶融アルミめっき処理を施して、各々の表面に鉄−アルミ金属間化合物層(2aおよび2b)を設けてもよい。すなわち、雄ネジ部106aの素地層1の表面に、鉄−アルミ金属間化合物層2aを形成するとともに、雌ネジ部201aの素地層1の表面に、鉄−アルミ金属間化合物層2bを形成するようにしてもよい。これにより、焼付き防止効果は更に向上する。
Moreover, instead of the example of FIG. 4, as shown in FIG. 5 as an enlarged view of a portion A of FIG. 2, both the
ところで、上述の実施例では、酸化皮膜3が、振動等によって剥がれ落ちることがある。その場合、この酸化皮膜3の剥がれカスが、図4、5に示される、雄ネジ部106aのフランク(山の頂と谷底とを連絡する面)と雌ネジ部201aのフランクとの間に形成される空隙113に蓄積されることとなる。その結果、ニップル106をボス201から取り外す際に、そのカスで目詰まりを起こし、自動車用温度センサ100の取外しが困難になる恐れがある。
By the way, in the above-mentioned embodiment, the oxide film 3 may be peeled off by vibration or the like. In that case, the peeling residue of the oxide film 3 is formed between the flank of the
そこで、雄ネジ部106aの素地層1表面、および雌ネジ部201aの素地層1表面の一方あるいは両方に、鉄−アルミ金属間化合物層(2aまたは2b)を形成する場合であっても、その空隙113が、酸化皮膜3の剥がれカスを十分蓄積可能な容量を確保できるようにすれば、自動車用温度センサ100の取外しを良好なものとすることができる。
Therefore, even when an iron-aluminum intermetallic compound layer (2a or 2b) is formed on one or both of the surface of the
具体的には、溶融アルミめっき処理された雄ネジ部106aと雌ネジ部201aとが螺合した際に形成される空隙113が、溶融アルミメッキ処理されずに螺合した際に形成される空隙113以上の容量を確保できるように、雄ネジ部106aと雌ネジ部201aとのはめあい構成を変更する。
Specifically, the
ここで、公差位置に関しては、JIS規格B0209−1に明記されている通り、雌ネジに対してGおよびHの計2種類があり、雄ネジに対してe、f、g、hの計4種類がある。そして、雌ネジの場合には、公差位置がHからGになると、有効径が大きくなるように規定されており、一方、雄ネジの場合、公差位置がhから順に、g、f、eとなるにつれ、有効径が小さくなるように規定されている。これらの公差位置を適宜選択した、雄ネジおよび雌ネジを採用することにより、雄ネジと雌ネジとのフランク間の空隙の大きさ、および雄ネジと雌ネジとの噛み合う面積が変化する。 Here, regarding the tolerance position, as specified in JIS standard B0209-1, there are two types of G and H for the female screw, and a total of 4 for e, f, g, and h for the male screw. There are types. In the case of a female thread, the effective diameter is defined to increase when the tolerance position changes from H to G. On the other hand, in the case of a male thread, the tolerance position is g, f, e in order from h. It is specified that the effective diameter becomes smaller as it becomes. By adopting the male screw and the female screw in which these tolerance positions are appropriately selected, the size of the gap between the flank between the male screw and the female screw and the area where the male screw and the female screw are engaged with each other change.
そこで、本実施例では、このJISに基づく公差位置を適宜選択し、例えば、今回実験により、螺合時における十分な軸力が保証されることが確認された、公差位置eの雄ネジ部106aおよび公差位置Hの雌ネジ部201aを採用する。こうすれば、従来のニップル106やボス201にて使用されていた公差位置gの雄ネジ部106a、公差位置Hの雌ネジ部201aの組合せよりも、フランク間の空隙113の容量を増大させることができる。
Therefore, in this embodiment, a tolerance position based on this JIS is appropriately selected. For example, it has been confirmed by this experiment that a sufficient axial force at the time of screwing is ensured, and the
すなわち、雄ネジ部106aの公差位置を、gからeに変更して、雄ネジ部106aの有効径を小さくすることで、空隙113の容量は、従来よりも増大する。
That is, by changing the tolerance position of the
これにより、酸化皮膜3が、振動等によって剥がれ落ちたとしても、その剥がれカスが、十分な容量を有する空隙113に蓄積されるため、ニップル106をボス201から取り外す際に、そのカスで目詰まりを起こして、自動車用温度センサ100の取外しが困難になることを効果的に抑制することができる。
As a result, even if the oxide film 3 is peeled off due to vibration or the like, the peeled debris accumulates in the
なお、雌ネジ部201aを、公差位置HからGに変更してもよい。そうすると、雌ネジ部201aの有効径は大きくなるため、フランク間の空隙113の容量をより増大させることができ、その酸化皮膜3の剥がれカスによる目詰まり防止効果をより確保できる。
The
また、溶融アルミめっき処理によって形成される鉄−アルミ金属間化合物層(2aまたは2b)により、雄ネジ部106aおよび雌ネジ部201aの耐食性、耐摩耗性および耐熱性が向上するため、元来耐食性を有するステンレス鋼をニップル106およびボス201に必ずしも用いる必要はなく、炭素鋼等のより安価な鋼材で代用することが可能となる。
In addition, the iron-aluminum intermetallic compound layer (2a or 2b) formed by hot dip aluminum plating improves the corrosion resistance, wear resistance, and heat resistance of the
1…素地層
2a…鉄−アルミ金属間化合物層
2b…鉄−アルミ金属間化合物層
3…酸化皮膜
100…自動車用温度センサ
101…感温素子
102…シースピン芯線
103…感温部カバー
104…シースピン(シース部材)
105…リブ(封止部材)
105a…段付き部
105b…着座部
106…ニップル(固定部材)
106a…雄ネジ部
107…プロテクションチューブ
108…コネクタ
109…リード線
112…保護チューブ
113…空隙
114…隙間
200…排気管
201…ボス(取付座)
201a…雌ネジ部
201b…テーパー部(当接部)
202…連通穴
DESCRIPTION OF
105 ... Rib (sealing member)
105a ... Stepped
106a ...
201a ...
202 ... Communication hole
Claims (2)
前記感温部の電気信号を取り出す電極線を、内側に絶縁保持してなるシース部材と、
前記シース部材の外周に固定され、前記感温部側の端面に着座部を有するフランジ状の封止部材と、
鋼材により形成されるとともに前記排気管の外周に取り付けられ、内側に雌ネジ部と前記着座部に当接する当接部とを有する取付座と、
鋼材により形成されるとともに前記シース部材の外周に設けられ、外側に設けられた雄ネジ部と前記雌ネジ部とが螺合することによって、前記封止部材の着座部とは反対側の端面を押圧することにより、前記着座部を前記当接部に当接させて前記封止部材を前記取付座に固定する固定部材と
を備える自動車用温度センサにおいて、
前記取付座および前記固定部材の少なくとも一方の表面に、溶融アルミめっき処理を施すことで、鉄−アルミ金属間化合物層を設けたことを特徴とする自動車用温度センサ。 A temperature sensing part that projects into an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows, and detects the temperature of the exhaust gas;
A sheath member formed by insulatively holding an electrode wire for taking out an electrical signal of the temperature sensing portion;
A flange-shaped sealing member fixed to the outer periphery of the sheath member, and having a seating portion on an end surface on the temperature-sensitive portion side;
An attachment seat formed of steel and attached to the outer periphery of the exhaust pipe, and having an internal thread portion and an abutting portion in contact with the seating portion on the inside;
The end surface on the opposite side of the seating portion of the sealing member is formed by a steel material and provided on the outer periphery of the sheath member, and the male screw portion and the female screw portion provided on the outer side are screwed together. An automotive temperature sensor comprising: a fixing member that presses the seating portion against the contact portion to fix the sealing member to the mounting seat.
A temperature sensor for an automobile, wherein an iron-aluminum intermetallic compound layer is provided on at least one surface of the mounting seat and the fixing member by performing a molten aluminum plating process.
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JP2016027322A (en) * | 2014-06-30 | 2016-02-18 | 日本特殊陶業株式会社 | Sensor and sensor attachment structure |
WO2021180654A1 (en) * | 2020-03-12 | 2021-09-16 | Hamilton Bonaduz Ag | Sensor assembly with a securing formation |
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2007
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100601 |