JP2016001105A - Gas sensor - Google Patents

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Yutaka Yamada
山田  豊
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    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/409Oxygen concentration cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor which, while preventing the breakage of the flange part of an insulator due to the load applied thereto when a sealing member is compressed, makes it possible to reduce the diameter of the flange part.SOLUTION: A gas sensor 1 comprises a sensor element 10, an insulator 20, a housing 30, and a sealing member 40. The insulator 20 is formed in shape of a cylinder so as to hold the sensor element 10 in the inside 20a thereof, and has a flange part 21 formed in the shape of a convex on an outer circumferential face 20b. The housing 30 holds the sensor element 10 and the insulator 20 inside thereof, and has an annular projection 31 bearing the flange part 21 on an inner wall face 30a. The sealing member 40 is filled and compressed in a space 40a surrounded by the flange part 21, the housing 30, and the insulator 20. When it is assumed that the length in an axial direction Y of the flange part 21 is T, the projection length in a radial direction X of the flange part 21 is W, and the outer diameter of the flange part 21 is D, the value of W/(π×D×T/6) is 0.06 or less.

Description

本発明は、ガスセンサに関する。   The present invention relates to a gas sensor.

従来、自動車等の内燃機関の空燃比制御のために、排気ガス中の特定ガスを検出するガスセンサが用いられている。このようなガスセンサとして、例えば、特許文献1には、特定ガスを検出する検出部を備えるセンサ素子と、該センサ素子を保持するインシュレータと、内部にインシュレータを保持するように形成された略筒状のハウジングとを備えている。インシュレータの外周面には鍔部が突出形成されており、ハウジングの内壁には環状の内側突出部が突出形成されている。ハウジングの内側突出部の内壁の径は、インシュレータの鍔部の外径よりも小さくなっている。そして、インシュレータがハウジングに挿通されて当該鍔部が当該内側突出部に支承されている。インシュレータとハウジングとの間にはシール部材としてのタルクが充填されて圧縮されることによりシールされている。これにより、インシュレータとハウジングとの間から排気ガスが漏えいすることが防止されている。そして、シール部材を圧縮する際にはインシュレータの鍔部が当該圧縮による荷重を受けることとなる。   Conventionally, a gas sensor for detecting a specific gas in exhaust gas has been used for air-fuel ratio control of an internal combustion engine such as an automobile. As such a gas sensor, for example, in Patent Document 1, a sensor element including a detection unit that detects a specific gas, an insulator that holds the sensor element, and a substantially cylindrical shape that is formed so as to hold the insulator inside. Housing. A flange portion is formed to project from the outer peripheral surface of the insulator, and an annular inner projecting portion is formed to project from the inner wall of the housing. The diameter of the inner wall of the inner projecting portion of the housing is smaller than the outer diameter of the flange portion of the insulator. The insulator is inserted through the housing, and the flange portion is supported by the inner projecting portion. Between the insulator and the housing, talc as a seal member is filled and compressed by being compressed. This prevents the exhaust gas from leaking between the insulator and the housing. And when compressing a sealing member, the collar part of an insulator will receive the load by the said compression.

特開2005−326395号公報JP 2005-326395 A

当該ガスセンサは自動車等の内部の限られたスペースに設けられることから、設置場所の自由度を高めるためにガスセンサの小径化が求められている。しかしながら、当該ガスセンサ全体を単に小径化すると以下のような問題がある。すなわち、インシュレータの小径化によってインシュレータの鍔部が小さくなることにより、シール部材を圧縮する際の荷重によって生じる鍔部内部の応力が過度に高まって当該鍔部が破損するおそれがある。したがって、当該鍔部の破損を防止しつつ、ガスセンサ全体を小径化するには改善の余地がある。   Since the gas sensor is provided in a limited space inside an automobile or the like, it is required to reduce the diameter of the gas sensor in order to increase the degree of freedom of installation location. However, simply reducing the diameter of the entire gas sensor has the following problems. That is, when the diameter of the insulator is reduced, the flange portion of the insulator is reduced, so that the stress inside the flange portion caused by a load when compressing the seal member is excessively increased and the flange portion may be damaged. Therefore, there is room for improvement in order to reduce the diameter of the entire gas sensor while preventing breakage of the flange.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、シール部材を圧縮する際の荷重によるインシュレータの鍔部の破損を防止しつつ、小径化することができるガスセンサを提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a gas sensor capable of reducing the diameter while preventing breakage of the flange portion of the insulator due to a load when the seal member is compressed.

本発明の一態様は、軸方向に延びる棒状に形成され、先端側に被測定ガスに曝されて被測定ガス中の特定ガスを検出する検出部と、基端側に該検出部の検出結果に応じた出力信号を出力する出力部とを備えたセンサ素子と、
該センサ素子を内部に保持するように筒状に形成されるとともに、外周面に凸状に突出形成された鍔部を有する筒状の絶縁体からなるインシュレータと、
上記センサ素子と上記インシュレータとを内部に保持するとともに、上記鍔部を支承するように内側壁面に環状に突出形成された環状突出部を有する筒状のハウジングと、
上記鍔部の基端側面と、上記ハウジングの内側壁面と、上記インシュレータの外周面とで囲まれた空間に充填されるとともに圧縮されて上記インシュレータと上記ハウジングとの間をシールするシール部材と、
を備えるガスセンサにおいて、
上記鍔部の軸方向の長さをT、上記鍔部の径方向の突出長さをW、上記鍔部の外径をDとしたとき、W/(π×D×T/6)で示される単位荷重あたりの応力値が0.06以下であることを特徴とするガスセンサにある。
One embodiment of the present invention is formed in a rod shape extending in the axial direction, and a detection unit that detects a specific gas in the measurement gas by being exposed to the measurement gas on the distal end side, and a detection result of the detection unit on the proximal end side A sensor element including an output unit that outputs an output signal according to
An insulator made of a cylindrical insulator having a collar portion that is formed in a cylindrical shape so as to hold the sensor element inside and that protrudes in a convex shape on the outer peripheral surface;
A cylindrical housing that holds the sensor element and the insulator inside, and has an annular protrusion formed annularly on the inner wall surface so as to support the flange portion;
A seal member that fills and compresses a space surrounded by the base end side surface of the flange, the inner wall surface of the housing, and the outer peripheral surface of the insulator, and seals between the insulator and the housing;
In a gas sensor comprising:
The axial length of the flange portion T, a projecting length in the radial direction of the flange portion W, when the outer diameter of the flange portion and is D, in W / (π × D × T 2/6) The gas sensor is characterized in that the stress value per unit load shown is 0.06 or less.

上記ガスセンサにおいては、上記W/(π×D×T/6)の値が0.06以下となっている。これにより、上記ガスセンサを小径化しても、鍔部の軸方向の長さT(すなわち、鍔部の厚さ)が十分確保されることから、シール部材の圧縮の際に生じる鍔部内の応力によってインシュレータの鍔部が破損することが防止される。 In the gas sensor, the value of the W / (π × D × T 2/6) is in the 0.06 or less. Thereby, even if the diameter of the gas sensor is reduced, the axial length T (that is, the thickness of the collar portion) of the collar portion is sufficiently secured, so that the stress in the collar portion generated when the seal member is compressed is used. Damage to the buttocks of the insulator is prevented.

以上のごとく、本発明によれば、シール部材を圧縮する際の荷重によるインシュレータの鍔部の破損を防止しつつ、小径化することができるガスセンサを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a gas sensor capable of reducing the diameter while preventing breakage of the flange portion of the insulator due to a load when the seal member is compressed.

実施例1における、ガスセンサの断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the gas sensor in the first embodiment. 図1における一部拡大図。The partially expanded view in FIG. 実施例1における、鍔部の厚さと鍔部における単位荷重あたりの応力値との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the thickness of the collar part in Example 1, and the stress value per unit load in a collar part. 実施例1における、鍔部の幅と鍔部における単位荷重あたりの応力値との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the width | variety of a collar part in Example 1, and the stress value per unit load in a collar part. 実施例1における、鍔部の外径と鍔部における単位荷重あたりの応力値との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the outer diameter of a collar part in Example 1, and the stress value per unit load in a collar part. 実施例1における、破損試験の方法を説明する模式図。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a damage test method according to the first embodiment. 実施例2における、ガスセンサの断面図。Sectional drawing of the gas sensor in Example 2. FIG. 実施例3における、ガスセンサの断面図。Sectional drawing of the gas sensor in Example 3. FIG.

本発明のガスセンサは、例えば、自動車などの内燃機関の空燃比制御に使用することができる。   The gas sensor of the present invention can be used, for example, for air-fuel ratio control of an internal combustion engine such as an automobile.

(実施例1)
本例の実施例に係るガスセンサにつき、図1〜図6を用いて説明する。
本例のガスセンサ1は、センサ素子10、インシュレータ20、ハウジング30及びシール部材40を備える。
センサ素子10は、軸方向Yに延びる棒状に形成され、先端側Y1に被測定ガスに曝されて被測定ガス中の特定ガスを検出する検出部11と、基端側Y2に該検出部11の検出結果に応じた出力信号を出力する出力部12とを備えている。
インシュレータ20は、センサ素子10を内部20aに保持するように筒状に形成されているとともに、その外周面20bに凸状に突出形成された鍔部21を有する絶縁体からなっている。
ハウジング30は筒状であって、センサ素子10とインシュレータ20とを内部に保持している。そして、内側壁面30aに鍔部21が支承されるように環状に突出形成された環状突出部31を有している。
シール部材40は、鍔部21の基端側面21bと、ハウジング30の内側壁面30aと、インシュレータ20の外周面20bとで囲まれた空間40aに充填されるとともに圧縮されてインシュレータ20とハウジング30との間をシールしている。
そして、図2に示すように、鍔部21の軸方向Yの長さ(以下「厚さ」ともいう)をT、鍔部21の径方向Xの突出長さ(以下「幅」ともいう)をW、鍔部21の外径をDとしたとき、W/(π×D×T/6)で示される単位荷重あたりの応力値が0.06以下となっている。
なお、センサ素子10の軸方向をYとし、軸方向Yに垂直な方向、すなわちインシュレータ20の径方向をXとする。
(Example 1)
A gas sensor according to an embodiment of the present example will be described with reference to FIGS.
The gas sensor 1 of this example includes a sensor element 10, an insulator 20, a housing 30, and a seal member 40.
The sensor element 10 is formed in a rod shape extending in the axial direction Y, is exposed to the gas to be measured on the distal end side Y1, and detects the specific gas in the gas to be measured, and the detector 11 on the proximal end side Y2. And an output unit 12 for outputting an output signal corresponding to the detection result.
The insulator 20 is formed of an insulator having a cylindrical shape so as to hold the sensor element 10 in the interior 20a, and having a flange portion 21 formed in a protruding shape on the outer peripheral surface 20b.
The housing 30 is cylindrical and holds the sensor element 10 and the insulator 20 inside. And it has the cyclic | annular protrusion part 31 formed in cyclic | annular form so that the collar part 21 might be supported by the inner wall surface 30a.
The seal member 40 is filled and compressed into a space 40 a surrounded by the proximal end side surface 21 b of the flange portion 21, the inner wall surface 30 a of the housing 30, and the outer peripheral surface 20 b of the insulator 20, and the insulator 20 and the housing 30 are compressed. The space between them is sealed.
As shown in FIG. 2, the length (hereinafter also referred to as “thickness”) of the flange portion 21 in the axial direction Y is T, and the protruding length (hereinafter also referred to as “width”) of the flange portion 21 in the radial direction X. the W, when the outer diameter of the flange portion 21 is D, the stress value per unit load represented by W / (π × D × T 2/6) is in the 0.06 or less.
The axial direction of the sensor element 10 is Y, and the direction perpendicular to the axial direction Y, that is, the radial direction of the insulator 20 is X.

以下、本例のガスセンサ1について、詳述する。
ガスセンサ1は自動車等における内燃機関の排気系に取付けられて、内燃機関の空燃比制御に利用されるものである。図1に示すごとく、ガスセンサ1はインシュレータ20を内部に収納するハウジング30を備える。ハウジング30の先端側Y1には外側カバー51、内側カバー52よりなる二重構造の被測定ガス側カバー50が設けられている。被測定ガス側カバー50には被測定ガスが導入される被測定ガス導入穴501が設けられている。被測定ガス導入穴501から被測定ガス側カバー50の内側に被測定ガスが導入されることにより、内側カバー52の内部に被測定ガス側雰囲気53が形成されている。
Hereinafter, the gas sensor 1 of this example will be described in detail.
The gas sensor 1 is attached to an exhaust system of an internal combustion engine in an automobile or the like, and is used for air-fuel ratio control of the internal combustion engine. As shown in FIG. 1, the gas sensor 1 includes a housing 30 that houses the insulator 20 therein. A double-structured gas-side cover 50 to be measured, which includes an outer cover 51 and an inner cover 52, is provided at the front end Y 1 of the housing 30. The measured gas side cover 50 is provided with a measured gas introduction hole 501 through which the measured gas is introduced. The measurement gas side atmosphere 53 is formed inside the inner cover 52 by introducing the measurement gas into the measurement gas side cover 50 from the measurement gas introduction hole 501.

また、ハウジング30の基端側Y2には大気側カバー54が設けてある。大気側カバー54の基端側Y2の外周面には図示しない大気導入穴が備えられている。また、大気導入穴には撥水フィルタが設けられており、大気導入穴から当該撥水フィルタを介して大気が大気側カバー54内に流入されるように構成されており、大気側カバー54の内部に大気側雰囲気55が形成されている。   In addition, an atmosphere side cover 54 is provided on the base end side Y2 of the housing 30. An air introduction hole (not shown) is provided on the outer peripheral surface of the base end side Y <b> 2 of the atmosphere side cover 54. Further, a water repellent filter is provided in the atmosphere introduction hole, and the atmosphere is introduced into the atmosphere side cover 54 through the water repellent filter from the atmosphere introduction hole. An air atmosphere 55 is formed inside.

図1、図2に示すごとく、ハウジング30の内側壁面30aに形成された環状突出部31は内側壁面30aの軸方向Yにおける略中央において、全周方向に形成されている。
そして、環状突出部31がインシュレータ20の外周面20bに形成された鍔部21を支承するように構成されている。なお、インシュレータ20はアルミナセラミックにより構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the annular protrusion 31 formed on the inner wall surface 30 a of the housing 30 is formed in the entire circumferential direction at a substantially center in the axial direction Y of the inner wall surface 30 a.
And the annular protrusion part 31 is comprised so that the collar part 21 formed in the outer peripheral surface 20b of the insulator 20 may be supported. The insulator 20 is made of alumina ceramic.

シール部材40は粉末状のタルクからなる。シール部材40としてのタルクは、図2に示すように、鍔部21において基端側Y2に面した基端側面21bと、ハウジング30の内側壁面30aと、インシュレータ20の外周面20bとによって囲まれた空間40aに充填されて圧縮されている。シール部材40はインシュレータ20の全周方向に設けられており、インシュレータ20とハウジング30との間をシールしている。   The seal member 40 is made of powdered talc. As shown in FIG. 2, the talc as the seal member 40 is surrounded by a base end side surface 21 b facing the base end side Y <b> 2 in the flange portion 21, an inner wall surface 30 a of the housing 30, and an outer peripheral surface 20 b of the insulator 20. The space 40a is filled and compressed. The seal member 40 is provided in the entire circumferential direction of the insulator 20 and seals between the insulator 20 and the housing 30.

シール部材40を圧縮する際、図2に示すように、鍔部21に対して、軸方向Yにおける先端側Y1方向の荷重Pがかかる。荷重Pにより鍔部21に生じる応力は以下のように表すことができる。まず、荷重Pに対して角柱の片持ち梁に生じる応力σ'は、力点までの距離W'、角柱の厚さをT'、長さをL'としたときに式(1)のように表すことができる。
σ'=P×W'(L'×T'/6) ・・・ 式(1)
When compressing the seal member 40, as shown in FIG. 2, a load P in the distal end Y1 direction in the axial direction Y is applied to the flange portion 21. The stress generated in the flange portion 21 by the load P can be expressed as follows. First, the stress σ ′ generated in the cantilever beam of the prism with respect to the load P is expressed by the equation (1) when the distance W ′ to the power point, the thickness of the prism column T ′, and the length L ′. Can be represented.
σ '= P × W' ( L '× T' 2/6) ··· Equation (1)

そして、本例では、荷重Pを受ける鍔部21は軸方向Yから見て、ドーナツ状となっている。そのため、距離W'は鍔部21の幅W(鍔部21の径方向Xの突出長さ、すなわち、インシュレータ20の外周面20bから鍔部21の外周面21aまでの径方向Xにおける距離)とし、厚さT'を鍔部21の軸方向Yの長さTとすることができ、長さL'は鍔部21の円周長さLとして近似できる。ここで鍔部21の外径をDとすると、Lは2×π×(D/2)である。したがって、荷重Pにより鍔部21に生じる応力σは式(2)のように表すことができ、単位荷重あたりの応力値は式(3)のように表すことができる。
σ=P×W/(π×D×T/6) … 式(2)
W/(π×D×T/6) … 式(3)
In this example, the flange 21 that receives the load P has a donut shape when viewed from the axial direction Y. Therefore, the distance W ′ is the width W of the flange portion 21 (the protruding length of the flange portion 21 in the radial direction X, that is, the distance in the radial direction X from the outer peripheral surface 20b of the insulator 20 to the outer peripheral surface 21a of the flange portion 21). The thickness T ′ can be the length T in the axial direction Y of the flange 21, and the length L ′ can be approximated as the circumferential length L of the flange 21. Here, when the outer diameter of the collar portion 21 is D, L is 2 × π × (D / 2). Therefore, the stress σ generated in the flange portion 21 due to the load P can be expressed as Equation (2), and the stress value per unit load can be expressed as Equation (3).
σ = P × W / (π × D × T 2/6) ... Equation (2)
W / (π × D × T 2/6) ... formula (3)

本例では、鍔部21の幅Wは2.45mm、鍔部21の外径Dは14.75mm、軸方向Yの長さTは2.3mmである。この場合、単位荷重あたりの応力W/(π×D×T/6)の値は、0.06である。 In this example, the width W of the flange 21 is 2.45 mm, the outer diameter D of the flange 21 is 14.75 mm, and the length T in the axial direction Y is 2.3 mm. In this case, the value of stress per unit load W / (π × D × T 2/6) is 0.06.

次に、本例のガスセンサ1における作用効果について、詳述する。
ガスセンサ1においては、上記W/(π×D×T/6)の値が0.06以下となっている。これにより、ガスセンサ1を小径化しても、鍔部21の軸方向Yの長さT(すなわち、鍔部21の厚さ)が十分確保されることから、シール部材40を圧縮する際に生じる鍔部21内の応力によって当該鍔部21が破損することが防止される。
Next, the effect in the gas sensor 1 of this example is explained in full detail.
In the gas sensor 1, the value of the W / (π × D × T 2/6) is in the 0.06 or less. Thereby, even when the diameter of the gas sensor 1 is reduced, the length T (that is, the thickness of the flange portion 21) of the flange portion 21 is sufficiently secured, so that the flange generated when the seal member 40 is compressed. It is prevented that the said collar part 21 is damaged by the stress in the part 21. FIG.

以上のごとく、本例によれば、シール部材40を圧縮する際の荷重によるインシュレータ20の鍔部21の破損を防止しつつ、小径化することができるガスセンサ1を提供することができる。   As described above, according to this example, it is possible to provide the gas sensor 1 that can be reduced in diameter while preventing damage to the flange portion 21 of the insulator 20 due to a load when the seal member 40 is compressed.

次に、鍔部21の軸方向Yの長さ(厚さ)TとW/(π×D×T/6)の値との関係を図3に示す。なお、鍔部21の外径Dは14.75mm、幅Wは2.45mmである。図3に示すように、鍔部21の軸方向Yの長さTが大きくなるにつれて、W/(π×D×T/6)の値は小さくなっている。そして、かかる条件下において、Tが2.3mmのとき、W/(π×D×T/6)の値は0.06であり、Tが2.8mmのとき、W/(π×D×T/6)の値は0.04である。 Next, the relationship between the value of the length in the axial direction Y of the flange portion 21 (thickness) T and W / (π × D × T 2/6) in FIG. In addition, the outer diameter D of the collar part 21 is 14.75 mm, and the width W is 2.45 mm. As shown in FIG. 3, as the length T of the axial direction Y of the flange portion 21 is increased, the value of W / (π × D × T 2/6) is smaller. Then, in such conditions, when T is 2.3 mm, the value of W / (π × D × T 2/6) is 0.06, when T is 2.8mm, W / (π × D × value of T 2/6) is 0.04.

次に、鍔部21の幅WとW/(π×D×T/6)の値との関係を図4に示す。なお、鍔部21の外径Dは14.75mm、厚さTは2.8mmである。図4に示すように、鍔部21の幅Wが大きくなるにつれて、W/(π×D×T/6)の値は大きくなっている。そして、かかる条件下において、Wが2.45mmのとき、W/(π×D×T/6)の値は0.04である。 Next, the relationship between the value of the width W and W of the collar 21 / (π × D × T 2/6) in FIG. In addition, the outer diameter D of the collar part 21 is 14.75 mm, and the thickness T is 2.8 mm. As shown in FIG. 4, as the width W of the flange portion 21 is increased, the value of W / (π × D × T 2/6) is larger. Then, in such conditions, when W is 2.45 mm, the value of W / (π × D × T 2/6) is 0.04.

次に、鍔部21の外径DとW/(π×D×T/6)の値との関係を図5に示す。なお、鍔部の幅Wは2.45mm、厚さTは2.8mmである。図5に示すように、鍔部21の外径Dが大きくなるにつれて、W/(π×D×T/6)の値は小さくなっている。そして、かかる条件下において、Dが14.75mmのとき、W/(π×D×T/6)の値は0.04である。 Next, the relationship between the value of the outer diameter D and W / (π × D × T 2/6) of the flange portion 21 in FIG. 5. The width W of the collar portion is 2.45 mm, and the thickness T is 2.8 mm. As shown in FIG. 5, as the outer diameter D of the flange portion 21 is increased, the value of W / (π × D × T 2/6) is smaller. Then, in such conditions, when the value D is a 14.75, the value of W / (π × D × T 2/6) is 0.04.

(破損試験)
次に、表1に示すインシュレータ20の試料1、及び試料2について破損試験を行い、インシュレータの品質評価を行った。

Figure 2016001105
(Damage test)
Next, a breakage test was performed on Sample 1 and Sample 2 of the insulator 20 shown in Table 1, and the quality of the insulator was evaluated.
Figure 2016001105

破損試験は、次のように行った。図6に示すように、まず、試料1又は試料2を下側治具101に載置した。下側治具101は筒状を成しており、軸方向Yにおける基端側Y2の端部101aに鍔部21を支承させた。次いで、上側治具102をインシュレータ20の基端側Y2の端部にあてがって、アムスラー式圧縮試験機を用いて軸方向Yにおける先端側Y1に所定量の荷重Pを付与した。その後、染色浸透探傷検査(いわゆるレッドチェック)により、インシュレータ20における亀裂の発生の有無を調べた。亀裂が発生していたものを破損と判断した。各試料1、2のサンプル数は20個とし、荷重Pを30kNから60kNまで5kNずつ増加させ、破損したサンプル数を累積的に集計した。その結果を表2に示した。   The breakage test was performed as follows. As shown in FIG. 6, the sample 1 or the sample 2 was first placed on the lower jig 101. The lower jig 101 has a cylindrical shape, and the flange portion 21 is supported on the end portion 101a on the base end side Y2 in the axial direction Y. Next, the upper jig 102 was applied to the end portion of the base end side Y2 of the insulator 20, and a predetermined amount of load P was applied to the front end side Y1 in the axial direction Y using an Amsler type compression tester. Thereafter, the presence or absence of cracks in the insulator 20 was examined by a dye penetrant inspection (so-called red check). A crack was determined to be damaged. The number of samples 1 and 2 was 20, and the load P was increased by 5 kN from 30 kN to 60 kN, and the number of damaged samples was cumulatively counted. The results are shown in Table 2.

Figure 2016001105
Figure 2016001105

表2に示すように、試料1はすべてのサンプルにおいて45kNまで破損しなかった。また、試料2はすべてのサンプルにおいて35kNまで破損しなかった。通常、シール部材40の圧縮工程では最大で35kNの荷重が鍔部21に付与される。したがって、試料2の試験結果から、上記W/(π×D×T/6)の値が0.06以下であれば、シール部材40の圧縮工程において、鍔部21の破損を防止することができることが示された。さらに、量産性(例えば、破損確率3σ、なお、ここでのσは標準偏差を示す)を考慮すると、より大きい荷重Pが付与された場合においても破損しないことが好ましいことに鑑みれば、試料1の試験結果から、上記W/(π×D×T/6)の値が0.04以下であることが好ましいことが示された。この場合には、一層信頼性の高いガスセンサを提供することができる。 As shown in Table 2, Sample 1 did not break up to 45 kN in all samples. Sample 2 did not break up to 35 kN in all samples. Usually, in the compression process of the sealing member 40, a load of 35 kN at the maximum is applied to the collar portion 21. Accordingly, from the test results of the samples 2, if the value of the W / (π × D × T 2/6) is 0.06 or less, in the compression process of the sealing member 40, to prevent damage to the flange portion 21 It was shown that Furthermore, in consideration of mass productivity (for example, failure probability 3σ, where σ indicates a standard deviation), it is preferable that the sample does not break even when a larger load P is applied. from the test results, the values of the W / (π × D × T 2/6) it was shown that it is preferable that 0.04 or less. In this case, a more reliable gas sensor can be provided.

(実施例2)
本例のガスセンサ1は、実施例1における鍔部21(図1、図2)に替えて、図7に示す鍔部210を備える。また、ハウジング30(図1)に替えて、図7に示すハウジング300とフレアナット350を備える。その他の構成要素は実施例1の場合と同様であり、本例においても実施例1の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。
(Example 2)
The gas sensor 1 of this example includes a collar part 210 shown in FIG. 7 instead of the collar part 21 (FIGS. 1 and 2) in the first embodiment. Further, instead of the housing 30 (FIG. 1), a housing 300 and a flare nut 350 shown in FIG. 7 are provided. Other components are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals as those in the first embodiment are used in this example, and the description thereof is omitted.

鍔部210は、その外径Dが11.1mm、幅Wが1.75mm、軸方向Yの長さTが7.85mmである。そして、W/(π×D×T/6)の値が0.005であって、0.06以下の値となっている。そのため、本例においても、ガスセンサ1を小径化しても、鍔部210の厚さTが十分確保されることから、シール部材40の圧縮の際に生じる鍔部210内の応力によって当該鍔部210が破損することが防止される。また、本例のガスセンサ1では、実施例1の場合に比べて、外径Dが小さくなっているが、鍔部210の軸方向Yの長さ(鍔部210の厚さ)Tが大きいため、インシュレータ20の破損を防止する効果が一層高い。 The collar portion 210 has an outer diameter D of 11.1 mm, a width W of 1.75 mm, and a length T in the axial direction Y of 7.85 mm. Then, a value of 0.005 in W / (π × D × T 2/6), which is 0.06 or less of the value. Therefore, even in this example, even if the diameter of the gas sensor 1 is reduced, the thickness T of the flange portion 210 is sufficiently ensured. Therefore, the flange portion 210 is caused by the stress in the flange portion 210 generated when the seal member 40 is compressed. Is prevented from being damaged. Further, in the gas sensor 1 of this example, the outer diameter D is smaller than in the case of Example 1, but the length in the axial direction Y (the thickness of the flange 210) T of the flange 210 is large. The effect of preventing damage to the insulator 20 is even higher.

また、ハウジング300は円筒状に形成されており、その外側にフレアナット350が螺合されている。上記の如く鍔部210の外径Dを小さくすることにより、ハウジング300の肉厚とフレアナット350の肉厚を確保しやすくなる。その結果、インシュレータ20の破損を防止しつつ、フレアナット350を備えたガスセンサ1を提供することができる。なお、フレアナット350を備えることにより、当該ガスセンサ1は、周方向における設置方向を容易に調整することができるため、設置自由度が一層向上する。   The housing 300 is formed in a cylindrical shape, and a flare nut 350 is screwed on the outside thereof. By reducing the outer diameter D of the collar portion 210 as described above, it becomes easy to ensure the thickness of the housing 300 and the thickness of the flare nut 350. As a result, it is possible to provide the gas sensor 1 including the flare nut 350 while preventing the insulator 20 from being damaged. By providing the flare nut 350, the gas sensor 1 can easily adjust the installation direction in the circumferential direction, so that the degree of installation freedom is further improved.

(実施例3)
本例のガスセンサは、実施例2における鍔部210(図7)に替えて、図8に示すように鍔部220を備える。鍔部220は、その外径Dが11.1mm、幅Wが1.75mm、厚さが3.0mm、W/(π×D×T/6)の値が0.034となっている。なお、実施例1、2の場合と同等の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
(Example 3)
The gas sensor of this example includes a flange 220 as shown in FIG. 8 instead of the flange 210 (FIG. 7) in the second embodiment. The flange portion 220 has an outer diameter D is 11.1 mm, the width W is 1.75 mm, is 3.0mm thick, the value of W / (π × D × T 2/6) is in the 0.034 . In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component equivalent to the case of Example 1, 2, and the description is abbreviate | omitted.

本例では、鍔部220の軸方向Yの長さTが3.0mmであって、実施例2の場合に比べて、鍔部220が薄くなっている。しかし、本例においても、W/(π×D×T/6)の値が0.06以下の値となっている。そのため、本例においても、ガスセンサ1を小径化しても、鍔部220の軸方向Yの長さ(鍔部220の厚さ)Tが十分確保されている。これにより、シール部材40の圧縮の際に生じる鍔部220内の応力によって当該鍔部220が破損することが防止される。さらに、実施例2に比べて、鍔部220が薄いことから、インシュレータ20を小型に形成することができ、ガスセンサ1全体の小型化に寄与する。なお、実施例2と同等の作用効果を奏する。 In this example, the length T in the axial direction Y of the flange portion 220 is 3.0 mm, and the flange portion 220 is thinner than that in the second embodiment. However, also in this embodiment, the value of W / (π × D × T 2/6) is a value of 0.06 or less. Therefore, in this example as well, even if the gas sensor 1 is reduced in diameter, the length Y in the axial direction Y of the flange 220 (the thickness of the flange 220) is sufficiently secured. This prevents the flange 220 from being damaged by the stress in the flange 220 that is generated when the seal member 40 is compressed. Furthermore, since the flange portion 220 is thinner than in the second embodiment, the insulator 20 can be formed in a small size, which contributes to downsizing of the entire gas sensor 1. In addition, there exists an effect equivalent to Example 2. FIG.

1 ガスセンサ
10 センサ素子
20 インシュレータ
20b 外周面
21、210、220 鍔部
21b 基端側面
30、300 ハウジング
30a 内側壁面
31 環状突出部
40 シール部材
40a 空間部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas sensor 10 Sensor element 20 Insulator 20b Peripheral surface 21,210,220 collar 21b Base end side surface 30,300 Housing 30a Inner wall surface 31 Annular protrusion 40 Seal member 40a Space part

Claims (2)

軸方向(Y)に延びる棒状に形成され、先端側(Y1)に被測定ガスに曝されて被測定ガス中の特定ガスを検出する検出部(11)と、基端側(Y2)に該検出部(11)の検出結果に応じた出力信号を出力する出力部(12)とを備えたセンサ素子(10)と、
該センサ素子(10)を内部に保持するように筒状に形成されるとともに、外周面(20b)に凸状に突出形成された鍔部(21)を有する絶縁体からなるインシュレータ(20)と、
上記センサ素子(10)と上記インシュレータ(20)とを内部に保持するとともに、上記鍔部(21)を支承するように内側壁面(30a)に環状に突出形成された環状突出部(31)を有する筒状のハウジング(30)と、
上記鍔部(21)の基端側面(21b)と、上記ハウジング(30)の内側壁面(30a)と、上記インシュレータ(20)の外周面(20b)とで囲まれた空間(40a)に充填されるとともに圧縮されて上記インシュレータ(20)と上記ハウジング(30)との間をシールするシール部材(40)と、
を備えるガスセンサ(1)において、
上記鍔部(21)の軸方向(Y)の長さをT、上記鍔部(21)の径方向(X)の突出長さをW、上記鍔部(21)の外径をDとしたとき、W/(π×D×T/6)で示される単位荷重あたりの応力値が0.06以下であることを特徴とするガスセンサ(1)。
It is formed in a rod shape extending in the axial direction (Y), is exposed to the gas to be measured on the tip side (Y1), and detects the specific gas in the gas to be measured, and the base side (Y2) A sensor element (10) including an output unit (12) that outputs an output signal corresponding to a detection result of the detection unit (11);
An insulator (20) made of an insulator having a flange (21) which is formed in a cylindrical shape so as to hold the sensor element (10) inside and which protrudes in a convex shape on the outer peripheral surface (20b); ,
The sensor element (10) and the insulator (20) are held inside, and an annular protrusion (31) formed in an annular shape on the inner wall surface (30a) so as to support the flange (21). A cylindrical housing (30) having;
Fills a space (40a) surrounded by the base end side surface (21b) of the flange (21), the inner wall surface (30a) of the housing (30), and the outer peripheral surface (20b) of the insulator (20). And a seal member (40) that is compressed and sealed between the insulator (20) and the housing (30);
In a gas sensor (1) comprising:
The length in the axial direction (Y) of the flange (21) is T, the protrusion length in the radial direction (X) of the flange (21) is W, and the outer diameter of the flange (21) is D. when gas sensor stress value per unit load represented by W / (π × D × T 2/6) is characterized in that less than or equal to 0.06 (1).
上記W/(π×D×T/6)の値が0.04以下であることを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ(1)。 The gas sensor according to claim 1, the value of the W / (π × D × T 2/6) is characterized in that 0.04 or less (1).
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