JP2012149960A - Gas sensor unit - Google Patents
Gas sensor unit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012149960A JP2012149960A JP2011008063A JP2011008063A JP2012149960A JP 2012149960 A JP2012149960 A JP 2012149960A JP 2011008063 A JP2011008063 A JP 2011008063A JP 2011008063 A JP2011008063 A JP 2011008063A JP 2012149960 A JP2012149960 A JP 2012149960A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cap
- sensor
- gas sensor
- gas
- rear end
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ガス検出素子を有するガスセンサと、これに装着されガスセンサの出力を外部に伝えるセンサキャップとを組み合わせたガスセンサユニットに関する。 The present invention relates to a gas sensor unit in which a gas sensor having a gas detection element and a sensor cap attached to the gas sensor and transmitting the output of the gas sensor to the outside are combined.
従来から、ガス検出素子を有するガスセンサとして、様々なものが提案されている。これらのガスセンサとしては、例えば、酸素イオン導電性を有する固体電解質体からなるガス検出素子を有するものが挙げられる。ガスセンサは、内燃機関の排気管やエンジンヘッド等の取付け対象体に取付けられ、ガス検出素子先端側に配された1対の電極にて排気ガス中の特定ガス(例えば酸素)の濃度を検知する。 Conventionally, various gas sensors having gas detection elements have been proposed. Examples of these gas sensors include those having a gas detection element made of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity. The gas sensor is attached to an attachment object such as an exhaust pipe or an engine head of an internal combustion engine, and detects the concentration of a specific gas (for example, oxygen) in the exhaust gas with a pair of electrodes disposed on the front end side of the gas detection element. .
一般に、このようなガスセンサにおいては、ガス検出素子が検出ガス濃度に応じた電圧又は電流を出力し、この出力はガス検出素子に接続されたリード線から外部に取り出される。
そこで、ガスセンサの後端に着脱可能にセンサキャップを取り付け、センサキャップからセンサ出力を外部に取り出すガスセンサユニットが開発されている(特許文献1参照)。このガスセンサユニットにおいては、ガスセンサの後端側に筒状の端子部材を設け、センサキャップ側には端子部材に挿入される筒状のキャップ端子を設けて両者を電気的に接続している。
又、外部にセンサ出力を取り出すための外部コネクタ(第2コネクタ)を、略U字状の弾性変形可能な押えピンによってセンサ本体に取り付ける技術が開発されている(特許文献2参照)。この技術においては、押えピンがセンサ本体側のコネクタ(第1コネクタ)に外嵌されており、外部コネクタをコネクタに挿入した際に外部コネクタが押えピンを拡開しつつ嵌入され、外部コネクタの係止部に相当する深さで押えピンが元に戻って外部コネクタを係止するようになっている。
Generally, in such a gas sensor, the gas detection element outputs a voltage or a current corresponding to the detected gas concentration, and this output is taken out from a lead wire connected to the gas detection element.
Therefore, a gas sensor unit has been developed in which a sensor cap is detachably attached to the rear end of the gas sensor and the sensor output is taken out from the sensor cap (see Patent Document 1). In this gas sensor unit, a cylindrical terminal member is provided on the rear end side of the gas sensor, and a cylindrical cap terminal inserted into the terminal member is provided on the sensor cap side to electrically connect them.
In addition, a technique has been developed in which an external connector (second connector) for taking out the sensor output to the outside is attached to the sensor body by a substantially U-shaped elastically deformable presser pin (see Patent Document 2). In this technique, the presser pin is externally fitted to the connector (first connector) on the sensor body side, and when the external connector is inserted into the connector, the external connector is inserted while expanding the presser pin. The presser pin returns to the original position to a depth corresponding to the locking portion to lock the external connector.
上記した特許文献1記載のガスセンサユニットの場合、センサキャップの着脱を繰り返すと、キャップ端子が端子部材に繰り返して挿抜されるため、その引き抜き強度が徐々に低下することがある。又、特許文献1記載のガスセンサユニットの場合、キャップ端子に縮径部を設け、端子部材に内側に向かって延びる切り起し部を設けており、所定の挿入深さで両者が係合するとクリック感が生じ、キャップ端子の挿入完了を知ることができる。しかしながら、キャップ端子は上記した挿入部分の外側にも円筒状の縁部を有しており、センサキャップの着脱の際、この縁部がガスセンサ後端側のセラミック包囲体と摩擦して抵抗感を与えるため、クリック感が明瞭に得られないことがある。
又、上記した特許文献2記載のセンサの場合、外部コネクタの先端の突条をコネクタの後端向き面に配置されたシール部材に押し込んで、外部コネクタとコネクタ間をシールしている。この場合、外部コネクタをコネクタに挿入すると上記突条が押えピンに当たって突条に傷が付き、シール部材と突状とのシール性が低下するおそれがある。そして、シール性が低下すると、外部コネクタとコネクタとの間に水等が侵入して端子に到達することで、センサに短絡等の不具合が発生するおそれがある。
In the case of the gas sensor unit described in Patent Document 1 described above, when the sensor cap is repeatedly attached and detached, the cap terminal is repeatedly inserted into and extracted from the terminal member, so that the pullout strength may gradually decrease. Further, in the case of the gas sensor unit described in Patent Document 1, a cap terminal is provided with a reduced diameter portion, and a terminal member is provided with a cut-and-raised portion extending inwardly. A feeling is generated, and the completion of the insertion of the cap terminal can be known. However, the cap terminal also has a cylindrical edge portion outside the above-described insertion portion, and when the sensor cap is attached or detached, this edge portion rubs against the ceramic enclosure on the rear end side of the gas sensor to give a sense of resistance. Therefore, the click feeling may not be clearly obtained.
In the case of the sensor described in Patent Document 2, the protrusion at the tip of the external connector is pushed into a seal member disposed on the surface facing the rear end of the connector to seal between the external connector and the connector. In this case, when the external connector is inserted into the connector, the protrusion hits the holding pin and the protrusion is damaged, and the sealing performance between the seal member and the protrusion may be reduced. And when sealing performance falls, there exists a possibility that malfunctions, such as a short circuit, may generate | occur | produce in a sensor because water etc. penetrate | invade between an external connector and a connector and reach | attain a terminal.
そこで、本発明は、ガスセンサとセンサキャップとを組み合わせたガスセンサユニットにおいて、ガスセンサとセンサキャップとの接続完了をクリック感で明瞭に知ることができると共にガスセンサとセンサキャップとが外れ難く、ガスセンサとセンサキャップとのシールを確実に行えるガスセンサユニットの提供を目的とする。 Therefore, the present invention provides a gas sensor unit in which a gas sensor and a sensor cap are combined. In the gas sensor unit, the completion of connection between the gas sensor and the sensor cap can be clearly recognized with a click feeling, and the gas sensor and the sensor cap are difficult to separate. The purpose is to provide a gas sensor unit that can securely seal with.
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサユニットは、軸線方向に向かって延びて先端部が被測定ガスに晒されるガス検出素子と、前記ガス検出素子の周囲を取り囲み、自身の外面に径方向内側に窪む凹部を有する筒状のケーシングと、前記ガス検出素子より後端側に配置されて前記ガス検出素子のセンサ出力を電気的に取り出す出力端子と、を備えたガスセンサ;及び前記ガスセンサに組み付けられるセンサキャップであって、前記凹部を跨ぐようにして軸線方向に伸びる側壁を有すると共に、前記出力端子を収容する内部空間を有する筒状のキャップ本体と、前記側壁のうち、前記凹部に対応する位置に設けられた貫通孔と、前記貫通孔に配置されると共に、前記凹部に係合して当該センサキャップを前記ガスセンサに固定する弾性部材と、を有するセンサキャップ;を備え、前記センサキャップの貫通孔の外側から前記弾性部材を外嵌した状態で、当該センサキャップを前記ガスセンサの後端側から組み付けることによって、前記凹部に前記弾性部材を係合させてなるガスセンサユニットであって、前記貫通孔より後端側で前記内部空間に臨みつつ、前記ケーシングの外面と前記キャップ本体の内面との間をシールするシール材を備え、前記シール材と接する位置の前記ケーシングの外面の直径は、前記弾性部材の最小内径より小さい。 In order to solve the above-described problems, a gas sensor unit of the present invention includes a gas detection element that extends in the axial direction and whose tip is exposed to the gas to be measured, surrounds the periphery of the gas detection element, and is radially disposed on its outer surface. A gas sensor comprising: a cylindrical casing having a concave portion recessed inward; and an output terminal disposed on a rear end side of the gas detection element to electrically extract a sensor output of the gas detection element; and the gas sensor A sensor cap to be assembled, having a side wall extending in the axial direction so as to straddle the recess, and a cylindrical cap body having an internal space for accommodating the output terminal, and corresponding to the recess among the side walls A through hole provided at a position to be engaged with, and an elasticity that is disposed in the through hole and that engages with the recess to fix the sensor cap to the gas sensor. And attaching the sensor cap from the rear end side of the gas sensor in a state where the elastic member is externally fitted from the outside of the through hole of the sensor cap. A gas sensor unit formed by engaging a member, comprising a sealing material that seals between an outer surface of the casing and an inner surface of the cap body while facing the internal space on the rear end side from the through hole, The diameter of the outer surface of the casing at a position in contact with the sealing material is smaller than the minimum inner diameter of the elastic member.
このようなガスセンサユニットによれば、センサキャップをガスセンサの後端側から組み付けると、弾性部材が貫通孔を介してケーシングの凹部に嵌入された際、係合部材が音を発したり衝撃が発生したりするので、ガスセンサとセンサキャップとの接続完了をクリック感で明瞭に知ることができる。又、弾性部材の一部がケーシングの凹部にしっかりと嵌入した状態で、センサキャップがガスセンサに固定されるので、ガスセンサとセンサキャップとが外れ難い。
さらに、シール材と接する位置のケーシングの外面の直径が弾性部材の最小内径より小さいと共に、シール材は貫通孔(つまり、弾性部材の一部が内部空間側へ突出する位置)より後端側に配置されている。このため、センサキャップにガスセンサを組み付けた際、弾性部材の最小内径より小径のケーシング外面に弾性部材が当接することがなく、ケーシング外面に傷が付くことが防止され、シール材とケーシング外面とのシール性が低下することを防止できるため、外部から内部空間への水等の侵入を抑制し、内部空間に収容された出力端子が短絡する事を抑制できる。さらに、シール材の内径も弾性部材の最小内径より小径であるので、比較的小さいシール材を用いることができ、Oリング等の高価なシール材のコストが低下する。
According to such a gas sensor unit, when the sensor cap is assembled from the rear end side of the gas sensor, when the elastic member is fitted into the concave portion of the casing through the through hole, the engaging member generates a sound or generates an impact. Therefore, it is possible to clearly recognize the completion of connection between the gas sensor and the sensor cap with a click feeling. In addition, since the sensor cap is fixed to the gas sensor in a state where a part of the elastic member is firmly fitted in the concave portion of the casing, the gas sensor and the sensor cap are not easily detached.
Further, the diameter of the outer surface of the casing at the position in contact with the sealing material is smaller than the minimum inner diameter of the elastic member, and the sealing material is located on the rear end side from the through-hole (that is, the position where a part of the elastic member protrudes toward the internal space). Has been placed. For this reason, when the gas sensor is assembled to the sensor cap, the elastic member does not come into contact with the outer surface of the casing having a diameter smaller than the minimum inner diameter of the elastic member, and the outer surface of the casing is prevented from being damaged. Since it is possible to prevent the sealing performance from being lowered, it is possible to suppress the entry of water or the like from the outside into the internal space, and to prevent the output terminal accommodated in the internal space from being short-circuited. Furthermore, since the inner diameter of the sealing material is smaller than the minimum inner diameter of the elastic member, a relatively small sealing material can be used, and the cost of an expensive sealing material such as an O-ring is reduced.
前記センサキャップは前記内部空間に臨みつつ前記出力端子と電気的に接続されるキャップ端子を有し、前記出力端子は後端側に付勢されつつ前記ケーシングの後端から突出し、前記キャップ端子に押圧された状態で該キャップ端子に接しているとよい。
このようなガスセンサによれば、キャップ端子で押圧されたセンサ側出力端子が反発力によってキャップ端子側に付勢されるので、センサ側出力端子とキャップ端子とが電気的に確実に接続され、両者の接触信頼性を高めることができる。
The sensor cap has a cap terminal that is electrically connected to the output terminal while facing the internal space, and the output terminal protrudes from the rear end of the casing while being biased toward the rear end, and is connected to the cap terminal. The cap terminal may be in contact with the pressed terminal.
According to such a gas sensor, the sensor-side output terminal pressed by the cap terminal is urged toward the cap terminal by a repulsive force, so that the sensor-side output terminal and the cap terminal are electrically and reliably connected to each other. Can improve the contact reliability.
前記弾性部材は、前記凹部に係合する3個以上の縮径部を有し、該縮径部に対応する位置に前記貫通孔が設けられているとよい。
このようなガスセンサユニットによれば、ガスセンサが径方向の3箇所以上でセンサキャップに支持されるので、両者の取り付け後に径方向に両者が互いにずれることがより少なくなる。
The elastic member may include three or more reduced diameter portions that engage with the concave portion, and the through hole may be provided at a position corresponding to the reduced diameter portion.
According to such a gas sensor unit, since the gas sensor is supported by the sensor cap at three or more locations in the radial direction, the two are less likely to be displaced from each other in the radial direction after they are attached.
前記貫通孔の周囲の前記センサキャップの外径は、前記弾性部材の外径より大きいとよい。
このようなガスセンサユニットによれば、弾性部材がセンサキャップの外部にはみ出すことがなく、係合部材が外部からの衝撃を受けて損傷したり脱落するのを防止することができる。
The outer diameter of the sensor cap around the through hole may be larger than the outer diameter of the elastic member.
According to such a gas sensor unit, the elastic member does not protrude outside the sensor cap, and it is possible to prevent the engaging member from being damaged or dropped due to an external impact.
この発明によれば、ガスセンサとセンサキャップとを組み合わせたガスセンサユニットにおいて、ガスセンサとセンサキャップとの接続完了をクリック感で明瞭に知ることができると共にガスセンサとセンサキャップとが外れ難く、ガスセンサとセンサキャップとのシールを確実に行える。 According to the present invention, in a gas sensor unit in which a gas sensor and a sensor cap are combined, the completion of connection between the gas sensor and the sensor cap can be clearly recognized with a click feeling, and the gas sensor and the sensor cap are difficult to come off. Can be reliably sealed.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の第1の実施形態にかかるガスセンサユニットが有するガスセンサ21の軸線O方向に沿う断面図である。ガスセンサ21は排気ガス中の酸素濃度を計測する酸素センサであり、ヒータを有さず、エンジンヘッドに取り付けられて排気ガスからの受熱で活性温度まで昇温させられて使用される。
ガスセンサ21は、ガス検出素子22、カバー23、端子部材24、主体金具25、出力端子35、弾性体(コイルスプリング)38及びプロテクタ40を備える。なお、以下の説明では、軸線Oに沿う方向のうち、センサキャップの取り付けられる側を後端側とし、この逆側を先端側として説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view along the axis O direction of a
The
ガス検出素子22は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、先端部22aが閉塞されつつ後端に開口22hを有する有底であり、軸線O方向に延びる円筒状を有している。又、ガス検出素子22の軸線O方向のほぼ中央に鍔状の突出部22bが径方向外側に向かって形成され、突出部22bの先端向き面は先端に向かって縮径するテーパ形状になっている。
このガス検出素子22の先端部22aには、外周面に外側電極28が形成されている。この外側電極28は、PtあるいはPt合金を多孔質に形成したものである。この外側電極28は、突出部22bの先端側面まで設けられており、後述するように主体金具25の内周受け部25aに、プロテクタ40の後端縁を介して電気的に接続される。このため外側電極28の電位は、主体金具25から取り出すことができる。つまり、外側電極28は主体金具に対して電気的にアース(接地)した状態とされている。一方、ガス検出素子22の内周面にも、内側電極29が形成されている。この内側電極29も、PtあるいはPt合金を多孔質に形成したものである。
ガス検出素子22を構成する固体電解質としては、例えば、Y2O3またはCaOを固溶させたZrO2が代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属または希土類金属の酸化物とZrO2との固溶体を使用しても良い。さらには、これにHfO2が含有されていても良い。
The
An
As the solid electrolyte constituting the
主体金具25は金属(具体的には、SUS430,S17C,S25C等)からなり、円筒状に形成されている。この主体金具25には、ガス検出素子22の突出部22bを支持するための内周受け部25aであって、先端側(図1中、下方)に向かって縮径するテーパ形状の内周受け部25aが、内周面から径方向内側に突出する形態で周設されている。
また、この主体金具25の外側には、ガスセンサ21を排気管(取付け対象体)に取付けるためのネジ部25bが形成されており、このネジ部25bの後端側(図1中、上方)には、ネジ部25bを排気管に螺挿するための取付工具を係合させる鍔部(六角部)25cが周設されている。鍔部25cは、主体金具25の他の外面より径方向外側に突出している。鍔部25cの先端向き面には、ガスセンサ21を排気管に取付けた際のシールを行うための環状のガスケット27が嵌められている。
さらに、この主体金具25の鍔部25cより後端の外側面には、後述するセンサキャップ700を固定するための径方向内側に窪む凹部25eが周方向に連続して設けられている。
The
Further, a
Further, a
主体金具25の内側には、後述するガス検出素子22の先端部22aを覆う円筒状のプロテクタ40の後端側が収容され、プロテクタ40の先端側は主体金具25の先端より突出している。又、プロテクタ40の後端縁40fは径方向外側にテーパ状に拡径し、このテーパ部40fをガス検出素子22の突出部22bの先端側面と、主体金具25の内周受け部25aとで挟持させた状態でプロテクタ40が固定されるようになっている。
プロテクタ40は、金属製の有底筒体で、排気管内の排気をガスセンサ21の内部に導入するための通気孔40aを先端(有底部)側に複数有している。そして、主体金具25の先端より突出したガス検出素子22の先端部22aは、プロテクタ40に取り囲まれつつ、通気孔40aを介して排気ガス(被測定ガス)に晒されて被測定ガス中の特定ガスの濃度を検知する。
Inside the
The
ガス検出素子22後端の開口22hには、軸線Oに直交する断面が略C字形状の筒状の端子部材24が挿入されている。又、端子部材24の後端には、軸線Oに直交しつつ径方向外側に向かう花びら状に形成された止め部24aが設けられている(図2参照)。そして、止め部24aがガス検出素子22の後端面22eに当接するまで端子部材24を押しこむことで、端子部材24が内側電極29に電気的に接続されつつ、ガス検出素子22に固定される。端子部材24を筒状に成形しているので、後述するセンサキャップ700の内部空間752h(図3、図5参照)に取り込まれた基準ガス(外気)を、ガス検出素子22の内側(内側電極29)まで導入することができる。
端子部材24は、例えばインコネル(英インコネル社、商標名)からなり、所定形状の単一の金属板を用いて、プレス加工によって一体成形で形成することができる。このため、形成容易で、低コストである。
A
The
カバー23は、絶縁性セラミック(具体的には、アルミナ等)からなり、自身の後端面23bに貫通孔23hを有する円筒状に形成されている。このカバー23は、そのうちの肉厚とされた先端側部分23aが、ガス検出素子22のうち、突出部22bよりも後端側の部分の周囲を取り囲む形態で、タルクから形成されたセラミック粉末30と共に、ガス検出素子22と主体金具25との間に介在するように保持されている。
なお、この実施形態では、主体金具25より後端側の位置で、カバー23がガスセンサ21の最も径方向外側にあり、カバー23と主体金具25とが特許請求の範囲の「ケーシング」に相当する。従って、カバー23の外径D2が、特許請求の範囲の「シール材と接する位置の前記ケーシングの外面の直径」に相当する。又、カバー23は、後述するシール材(Oリング)755と接する。
The
In this embodiment, the
カバー23の内側には、出力端子35が収容されている。出力端子35は、貫通孔23hより大径のフランジ部35aと、貫通孔23hより小径でフランジ部35aの後端に延びる円筒状の突部35bと、突部35bの後端に設けられた導電性で半球状の接触部35eとを有し、全体としてハット状に形成されている。なお、第1の実施形態では、出力端子35は、金属板を用いたプレス加工によって一体成形で形成され、全体が導電性を有している。
An
ここで、出力端子35において、フランジ部35aがカバー23の内側に収容されてガス検出素子22の開口22hを覆いつつ、貫通孔23hの内側に突部35bが配置されている。そして、ガス検出素子22後端の止め部24aとフランジ部35aとの間には、軸線方向Oに伸縮するコイルスプリング38が配置され、出力端子35がコイルスプリング38の弾性力によって後端側に付勢されている。この弾性力により、出力端子35が軸線方向Oに進退可能である。そして、センサキャップ700をカバー23に取り付けない状態では、フランジ部35aが後端面23bの先端向き面に当接しつつ、接触部35eがカバー23の後端面23b(の後端向き面)より軸線方向Oに突出高さh1で後端側に突出している。
Here, in the
コイルスプリング38は、フランジ部35a及び止め部24aに接触し、内側電極29から接触部35eへの電気的接続が実現されている。これにより、出力端子35は、ガス検出素子22のセンサ出力を電気的に取り出すことができる。
なお、第1の実施形態では、カバー23全体が絶縁材料から形成されているが、カバー23と出力端子35とが導通せずに絶縁が図られていればよく、カバー23のうち出力端子35と接する部分(貫通孔23hの周縁)を絶縁材料から形成し、カバー23の他の部分を金属製としてもよい。
The
In the first embodiment, the
図2は、カバー23を取り付ける前のガス検出素子22後端近傍の斜視図である。カバー23を取り付ける前後の状態では、ガス検出素子22後端の開口22hに端子部材24が挿入され、端子部材24の後端の止め部24aがガス検出素子22後端の後端面22eに当接するまで端子部材24が開口22hに挿入されている(図2(a))。
そして、主体金具25の加締め部25dの内側にカバー23を挿入し、後述するようにして加締めることで、カバー23が取り付けられる(図2(b))。
なお、図2(a)の状態は主体金具25へカバー23が挿入される前であるため、本来は加締め部25dは形成されておらず主体金具25の後端はストレートになっているはずだが、説明のため敢えて加締め部25dを形成後の図で説明する。
FIG. 2 is a perspective view of the vicinity of the rear end of the
Then, the
2A is the state before the
このようなガスセンサ21は、次のようにして製造することができる。まず、図1に示すように、主体金具25の後端側からプロテクタ40を主体金具25内に挿入し、主体金具25の内側にプロテクタ40のテーパ部40fを係止させる。次いで、外側電極28及び内側電極29が設けられたガス検出素子22をプロテクタ40の内部に挿入すると、プロテクタ40のテーパ部40fの後端向き面に、ガス検出素子21の突出部22bの先端側面(先端向き面)が当接する。この状態で、セラミック粉末30を主体金具25とガス検出素子22との間隙部分に所定量充填する。さらに、端子部材24をガス検出素子22の内側に挿入した後、止め部24aにコイルスプリング38を載置し、コイルスプリング38の後端に出力端子35を載置する。次いで、カバー23を先端側部分23aがガス検出素子22と主体金具25との間に介在するよう、かつ貫通孔23hの内側に突部35bが位置するように挿入し、セラミック粉末30に当接させる。次いで、カバー23を先端側に向かって加圧し、その加圧状態下で、主体金具25の加締め部25dとカバー23との間に加締めリング32を介在させて加締め部25dを加締める。このようにして、上記構成部品を一体に固定する。
Such a
次に、図3〜図5を参照してセンサキャップ700について説明する。図3は、センサキャップ700の軸線方向Oに沿う断面図であり、図4は、係合部材757の平面図である。又、図5は、センサキャップ700の斜視図である。センサキャップ700は、キャップ端子751、このキャップ端子751を被覆し保持する上部被覆部材752a、上部被覆部材752aと接続される下部被覆部材752b、リード線753、フィルタ部材754、略C字状の係合部材757、及びリード線シール部759を備えており、センサキャップ700の内面には別途シール材(Oリング)755が配置されている。
なお、上部被覆部材752aと下部被覆部材752bとが特許請求の範囲における「キャップ本体」に相当する。特に下部被覆部材752bの一部が、特許請求の範囲における「側壁」に相当する。また、係合部材757が特許請求の範囲における「弾性部材」に相当する。
Next, the
The
キャップ端子751(図3及び図5参照)は、例えばステンレス鋼(SUS310S等)からなり、略矩形の平板状をなし、自身の基端部にリード線753が加締め固定されている。リード線753は、芯線のほか、被覆材を有している。リード線753を通じて、ガスセンサ21のガス検出素子22の内側電極29からの出力信号を、外部装置(例えば、エンジンコントロールユニット(ECU))に送信することが可能となる。
The cap terminal 751 (see FIGS. 3 and 5) is made of, for example, stainless steel (SUS310S or the like), has a substantially rectangular flat plate shape, and a
上部被覆部材752a及び下部被覆部材752bは樹脂を成形してなり、それぞれ略円筒状になっている。上部被覆部材752a及び下部被覆部材752bは樹脂の他、ゴム、セラミックを用いて形成してもよい。
上部被覆部材752aは先端側が開口しつつ後端面を有し、カバー23を収容する内部空間752hを有している。上部被覆部材752aの先端縁の内面は環状に凹み、ここにOリング755が配置されている。又、上部被覆部材752aの先端側の一側面は径方向に突出してリード線包囲部753pを形成している。リード線包囲部753pには径方向に延びる挿通孔753hが開口し、挿通孔753hは内部空間752hに連通している。そして、挿通孔753hからリード線753付きのキャップ端子751を挿入してキャップ端子751の先端向き面が内部空間752hに臨むように配置する。このときキャップ端子751の先端向き面が出力端子35の接触部35eに接するようになっている(図6参照)。また、リード線シール部759を挿通孔753hの内部に配置して挿通孔753hをシールする。
The
The
一方、リード線包囲部753pと径方向反対側の部分が径方向に突出してフィルタ包囲部754pを形成している。フィルタ包囲部754pには径方向に延びる挿通孔754hが開口し、挿通孔754hは小孔を介して内部空間752hに連通している。そして、挿通孔754hを塞ぐようにフィルタ部材754が配置されている。フィルタ部材754は、微細気孔が連続する連続多孔質構造のPTFEからなり、挿通孔754h内壁の環状突出部(図示せず)をフィルタ部材754の外周面に密着させて、フィルタ部材754を保持している。
なお、フィルタ部材754は、液体(水)は透過しないが、空気及び水蒸気を透過する。
On the other hand, a portion on the opposite side to the lead
The
下部被覆部材752bは、先端側が周囲より拡径する裾部752fを有する円筒状をなし、円筒部の内側が上部被覆部材752aと同径の内部空間752hとなっている。この裾部752fには、径方向に対向する2箇所に係合部材取付け孔752eがスリット状に開口すると共に、係合部材取付け孔752eに周方向に沿うようにして、裾部752fの外周部分に溝が形成されている。なお、係合部取り付け孔752eが、特許請求の範囲の「貫通孔」に相当する。
そして、図4に示す略C字状で弾性変形可能な係合部材(線バネ)757を、裾部752fの外周溝に嵌合する。係合部材757は一部が開口した円環状であり、さらに径方向に対向する2箇所の位置で縮径される縮径部757sを有し、縮径部757sの間隔(直径)D1は内部空間752hの直径より小さい。従って、縮径部757sの位置を係合部材取付け孔752eに合わせると、縮径部757sが係合部材取付け孔752eから内部空間752h側へ突出するようになっている(図5参照)。なお、間隔D1が、特許請求の範囲の「弾性部材の最小内径」に相当する。又、係合部材757は径方向に弾性変形して、拡径及び縮径する。
The
Then, an approximately C-shaped and elastically deformable engaging member (wire spring) 757 shown in FIG. 4 is fitted into the outer peripheral groove of the
以上述べた上部被覆部材752aと下部被覆部材752bとを軸線方向Oに同心に重ね、下部被覆部材752bの爪部752xを上部被覆部材752aの側孔(図示せず)に係止することにより、上部被覆部材752aと下部被覆部材752bとを一体に接続し、センサキャップ700が完成する。
ここで、Oリング755は、係合部材取付け孔752eより後端側に配置されて内部空間752hに臨み(図5参照)、ガスセンサ21を収容した際にカバー23の外面に接してガスセンサ21とセンサキャップ700とのシールを行う(図6参照)。そのため、Oリング755の内径D3は、カバー23の外径D2よりやや小さい。
By overlapping the
Here, the O-
そして、図6に示すように、センサキャップ700の内部空間752h(図5参照)に、ガスセンサ21後端のカバー23(図2(b)参照)を収容すると、主体金具25の側面が係合部材757の縮径部757sに当接して縮径部757sを拡径しつつ、センサキャップ700内にカバー23が挿入される。そして、センサキャップ700の裾部752fの先端が主体金具25の鍔部25c後端に当接した状態で位置決めがされる。このとき、縮径部757sの軸線方向Oの位置が主体金具25の凹部25eの位置に一致し、弾性力で縮径部757sが元の間隔D1に縮径して凹部25eに嵌入する。これにより、センサキャップ700がガスセンサ21に固定され、ガスセンサユニット600が構成される。又、センサキャップ700をガスセンサ21に固定すると、カバー23の外面にOリング755の内面が密着してシールする。
As shown in FIG. 6, when the cover 23 (see FIG. 2B) at the rear end of the
このように、センサキャップ700(の内部空間752h)に、ガスセンサ21後端のカバー23を収容すると、所定位置で縮径部757sが元の間隔D1に縮径して凹部25eに嵌入するが、このとき、係合部材757が音を発したり衝撃が発生するので、ガスセンサ21とセンサキャップ700との接続完了をクリック感で明瞭に知ることができる。
又、係合部材757の一部(縮径部757s)が主体金具25の凹部25eにしっかりと嵌入した状態で、センサキャップ700がガスセンサ21に固定されているので、ガスセンサ21とセンサキャップ700とが外れ難い。
さらに、カバー23の外径D2が縮径部757sの間隔D1より小さくなるように設定されると共に、Oリング755は係合部材取付け孔752e(つまり、縮径部757sが内部空間752h側へ突出する位置)より後端側に配置されている。このため、センサキャップ700の内部空間752hにカバー23を収容した際、間隔D1より小径のカバー23の外面に縮径部757sが当接することがなく、カバー23の外面に傷が付くことが防止され、Oリング755とカバー23とのシール性が低下することを防止できる。さらに、Oリング755の内径D3が間隔D1より小径であるので、比較的小さいOリング755を用いることができ、Oリング755のコストが低下する。なおOリング755の内径D3はカバー23の外径D2よりも若干小さくなるよう形成されている。そのため、センサキャップ700とガスセンサ21とが組み付けられた際には必ずOリング755は引き伸ばされた状態となり、カバー23の外面に密着するような寸法とされている。
Thus, the sensor cap 700 (
Further, since the
Further, the outer diameter D 2 of the
これに対し、D2≧D1とすると、センサキャップ700の内部空間752hにカバー23を収容した際、カバー23の外面に縮径部757sが当接してカバー23の外面に傷が付き易く、Oリング755とカバー23とのシール性が低下する。
又、Oリング755を係合部材取付け孔752eより先端側に配置した場合、高温になり易い主体金具25にOリング755が近接して熱影響を受け易い。さらに、Oリング755と接する位置のガスセンサの外面に傷が付くのを防止するためには、Oリング755の内径D3が間隔D1より大径であるような大きなOリング755とする必要があるため、コストアップにつながる。
On the other hand, when D 2 ≧ D 1 , when the
Further, when the O-
なお、図3に示すように、この実施形態において、係合部材取付け孔752eの周囲のセンサキャップ700(裾部752f)の外径D5は、係合部材757の外径D4より大きい。このようにすると、係合部材757がセンサキャップ700の外部にはみ出すことがなく、係合部材757が外部からの衝撃を受けて損傷したり脱落するのを防止することができる。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the outer diameter D 5 of the sensor cap 700 (the
又、この実施形態において、センサキャップ700がガスセンサ21に固定された状態では、カバー23の後端面23bとキャップ端子751との軸線方向Oの距離h2が突出高さh1より小さい。このため、接触部35e(出力端子35)がキャップ端子751の先端向き面に押圧され、接触部35eが突出高さh1より軸線方向Oに先端側(カバー23の後端面23bと距離h2となる高さ)に位置する。
このとき、コイルスプリング38が軸線方向Oに圧縮され、その反発力によって接触部35eがキャップ端子751側に付勢されるので、接触部35eとキャップ端子751とが電気的に確実に接続され、出力端子35とキャップ端子751との接触信頼性を高めることができる。そして、上記したように、係合部材757の一部(縮径部757s)が主体金具25の凹部25eにしっかりと嵌入した状態で、センサキャップ700がガスセンサ21に固定されているので、コイルスプリング38の反発力でセンサキャップ700がガスセンサ21から外れることもない。
Further, in this embodiment, in the state where the
At this time, the
図7は、係合部材の変形例を示す。
図7(a)は、略C字状で弾性変形可能な係合部材(線バネ)857である。係合部材857は一部が開口した円環状であり、さらに径方向に対向する3箇所の位置で縮径される3個の縮径部857sを有している。そして、センサキャップ(図示せず)において、各縮径部857sに対応する位置に3個の係合部材取付け孔が設けられ、縮径部857sが係合部材取付け孔から内部空間752h側へ突出するようになっている。
図7(b)は、略C字状で弾性変形可能な係合部材(線バネ)957である。係合部材957は一部が開口した円環状であり、さらに径方向に対向する5箇所の位置で縮径される5個の縮径部957sを有している。そして、センサキャップ(図示せず)において、各縮径部957sに対応する位置に5個の係合部材取付け孔が設けられ、縮径部957sが係合部材取付け孔から内部空間752h側へ突出するようになっている。
なお、各係合部材857、957の最小内径は、各縮径部857s、957sの先端が接する最大円(図7の破線)の直径である。
FIG. 7 shows a modification of the engaging member.
FIG. 7A shows an engagement member (wire spring) 857 that is substantially C-shaped and elastically deformable. The engaging
FIG. 7B shows an engagement member (wire spring) 957 that is substantially C-shaped and elastically deformable. The engaging
The minimum inner diameter of each
図7に示すように、係合部材に3個以上の縮径部を設けると、ガスセンサ21が径方向の3箇所以上でセンサキャップ700に支持されるので、両者の取り付け後に径方向に両者が互いにずれることがより少なくなる。これに対し、縮径部が2箇所であると、径方向において縮径部を結ぶ直線に垂直な方向にずれが生じる場合がある。
As shown in FIG. 7, when the engagement member is provided with three or more reduced diameter portions, the
図8は、係合部材1057の別の変形例を示す。係合部材1057は、弾性変形可能な樹脂により略八角形板状に形成され、中央が長円状に開口しつつ一辺が切り欠かれ、略C字状である。長円の短軸方向に対向する部分が縮径部1057sとなり、主体金具の凹部25eに係合する。
FIG. 8 shows another modification of the engaging
なお、本発明は上記各実施の形態に限られず、各種の変形が可能なことは言うまでもない。例えば、係合部材の形状は、主体金具(の凹部)の外面形状に合わせて、例えば、コ字状、C字状、U字状等の一部が開口したリング形状にすることができる。又、シール材はOリングに限られない。 Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, the shape of the engaging member can be made into a ring shape in which, for example, a U-shape, a C-shape, a U-shape, etc. are opened in accordance with the outer surface shape of the metal shell (the concave portion). Further, the sealing material is not limited to the O-ring.
21 ガスセンサ
22 ガス検出素子
23 ケーシング(カバー)
25 ケーシング(主体金具)
25e 凹部
35 出力端子
600 ガスセンサユニット
700 センサキャップ
751 キャップ端子
752a キャップ本体(上部被覆部材)
752b キャップ本体(下部被覆部材)
752b 側壁(下部被覆部材の一部)
752e 貫通孔(係合部材取付け孔)
752h 内部空間
755 シール材
757、857、957、1057 弾性部材(係合部材)
757s、857s、957s、1057s 弾性部材の縮径部
D1 弾性部材の最小内径
D2 シール材と接する位置のケーシングの外面の直径
D4 弾性部材の外径
D5 貫通孔の周囲のセンサキャップの外径
O 軸線方向
21
25 Casing (metal shell)
752b Cap body (lower covering member)
752b Side wall (part of lower covering member)
752e Through hole (engagement member mounting hole)
752h
757 s, 857 s, 957 s, 1057 s Reduced diameter portion of elastic member D 1 Minimum inner diameter of elastic member D 2 Diameter of outer surface of casing in contact with seal material D 4 Outer diameter of elastic member D 5 of sensor cap around through hole Outer diameter O Axial direction
Claims (4)
を備えたガスセンサ;及び
前記ガスセンサに組み付けられるセンサキャップであって、
前記凹部を跨ぐようにして軸線方向に伸びる側壁を有すると共に、前記出力端子を収容する内部空間を有する筒状のキャップ本体と、
前記側壁のうち、前記凹部に対応する位置に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔に配置されると共に、前記凹部に係合して当該センサキャップを前記ガスセンサに固定する弾性部材と、を有する
センサキャップ;を備え、
前記センサキャップの貫通孔の外側から前記弾性部材を外嵌した状態で、当該センサキャップを前記ガスセンサの後端側から組み付けることによって、前記凹部に前記弾性部材を係合させてなるガスセンサユニットであって、
前記貫通孔より後端側で前記内部空間に臨みつつ、前記ケーシングの外面と前記キャップ本体の内面との間をシールするシール材を備え、
前記シール材と接する位置の前記ケーシングの外面の直径は、前記弾性部材の最小内径より小さいガスセンサユニット。 A gas detection element extending in the axial direction and having a tip exposed to the gas to be measured, a cylindrical casing surrounding the periphery of the gas detection element, and having a recess recessed radially inward on its outer surface; An output terminal arranged on the rear end side from the gas detection element to electrically extract the sensor output of the gas detection element;
A gas sensor comprising: a sensor cap assembled to the gas sensor,
A cylindrical cap body having a side wall extending in the axial direction so as to straddle the concave portion, and having an internal space for accommodating the output terminal;
A through-hole provided at a position corresponding to the recess in the side wall;
An elastic member that is disposed in the through hole and that engages with the concave portion and fixes the sensor cap to the gas sensor;
A gas sensor unit in which the elastic member is engaged with the concave portion by assembling the sensor cap from the rear end side of the gas sensor with the elastic member being fitted from the outside of the through hole of the sensor cap. And
A sealing material that seals between the outer surface of the casing and the inner surface of the cap body while facing the internal space on the rear end side from the through hole,
A gas sensor unit in which a diameter of an outer surface of the casing at a position in contact with the sealing material is smaller than a minimum inner diameter of the elastic member.
前記出力端子は後端側に付勢されつつ前記ケーシングの後端から突出し、前記キャップ端子に押圧された状態で該キャップ端子に接している請求項1記載のガスセンサユニット。 The sensor cap has a cap terminal that is electrically connected to the output terminal while facing the internal space;
2. The gas sensor unit according to claim 1, wherein the output terminal protrudes from a rear end of the casing while being urged toward a rear end side, and is in contact with the cap terminal while being pressed by the cap terminal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011008063A JP2012149960A (en) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | Gas sensor unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011008063A JP2012149960A (en) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | Gas sensor unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012149960A true JP2012149960A (en) | 2012-08-09 |
Family
ID=46792342
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011008063A Withdrawn JP2012149960A (en) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | Gas sensor unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012149960A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106369246A (en) * | 2016-10-18 | 2017-02-01 | 北京空间技术研制试验中心 | Pneumatic measuring sensor heat seal method |
-
2011
- 2011-01-18 JP JP2011008063A patent/JP2012149960A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106369246A (en) * | 2016-10-18 | 2017-02-01 | 北京空间技术研制试验中心 | Pneumatic measuring sensor heat seal method |
CN106369246B (en) * | 2016-10-18 | 2018-12-25 | 北京空间技术研制试验中心 | Pneumatic gauging sensor heat-sealing processes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5562991B2 (en) | Gas sensor | |
JP5592336B2 (en) | Gas sensor | |
JP2008292459A (en) | Gas sensor, manufacturing method therefor, and manufacturing tool therefor | |
JP2011242381A (en) | Gas sensor unit | |
JP5310170B2 (en) | Gas sensor and manufacturing method thereof | |
JP4936132B2 (en) | Gas sensor unit | |
JP5032625B2 (en) | Gas sensor | |
JP2008256543A (en) | Gas sensor unit | |
JP5508462B2 (en) | Gas sensor | |
JP2016211981A (en) | Gas sensor | |
WO2015076131A1 (en) | Gas sensor | |
JP5399440B2 (en) | Gas sensor | |
JP5357906B2 (en) | Gas sensor | |
JP2012149960A (en) | Gas sensor unit | |
JP5753818B2 (en) | Gas sensor | |
JP4863139B2 (en) | Gas sensor unit | |
EP1793223A2 (en) | Gas sensor | |
JP6170440B2 (en) | Gas sensor | |
JP4817419B2 (en) | Gas sensor | |
JP6170442B2 (en) | Gas sensor | |
JP4934072B2 (en) | Gas sensor | |
JP2011227023A (en) | Gas sensor unit | |
JP2013002879A (en) | Gas sensor unit | |
JP6170441B2 (en) | Sensor | |
JP2018132407A (en) | Gas sensor |
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: 20140401 |