JP2016156824A - ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】全領域空燃比センサのシール部材60は、後端周囲部64aが途切れることなく後端凹部64の側面(換言すれば、後端側底部64bから後端開口部に至る領域)を取り囲む形態である。このため、例えば、後端凹部の側面を取り囲む後端周囲部が途切れた構成のシール部材では、後端周囲部が途切れた箇所(例えば、根元部分など)に対して圧縮応力が集中する場合や、シール部材60に生じる熱膨張の影響する場合があるのに対して、このシール部材60は、後端周囲部64aが途切れることなく後端凹部64の側面を取り囲む形態であるため、そのような圧縮応力の集中や熱膨張の影響を抑制できる。空燃比センサによれば、シール部材60での亀裂の発生を抑制できる。
【選択図】図5
Description
センサ素子は、先端側に検知部を有し、検知部での特定ガスの検出結果に応じたセンサ信号を出力する。主体金具は、センサ素子の外周を覆う筒状の部材である。外筒部材は、主体金具の後端側に係合される筒状の部材である。リード線は、一端がセンサ素子の検知部に電気的に接続され、他端が外筒部材の外部に配置されるとともに、複数備えられる。シール部材は、外筒部材の後端側内部に加締め固定され、外筒部材の内部から外部に向かうリード線を挿通するための複数のリード線挿通孔を有する。
センサ素子は、軸線方向に延びる長尺形状に形成され、軸線方向の後端側に電極部を備える。主体金具は、センサ素子の外周の一部を覆う筒状に形成されている。外筒部材は、主体金具の後端側に係合される筒状の部材である。リード線は、軸線方向に延びると共に、一端がセンサ素子の検知部に電気的に接続され、他端が外筒部材の外部に配置される。リード線は、複数備えられる。
また、シール部材の後端側端部は、後端凹部を備える。
その上、このガスセンサのシール部材は、後端周囲部が途切れることなく後端凹部の側面を取り囲む形態であり、移動(変形)の自由度が小さいため、シール部材が熱膨張した場合であっても、外筒部材の後端に接触または食い込むことを抑制でき、接触部分への亀裂の発生を抑制できる。
次に、上述のガスセンサにおいては、シール部材は、リード線挿通孔、後端凹部を有する柱状のシール本体部と、シール本体部から径方向外側に突出するとともに外筒部材の後端の後方側に配置された鍔部と、を備えていてもよい。
これにより、外筒部材の加締めによる圧縮応力によってシール部材が変形する際に、後端凹部で圧縮応力や熱膨張を吸収することができ、シール部材に亀裂が発生するのを抑制できる。
なお、曲線形状とは、角部を持たない形状であり、その曲線上の任意の点において接線が1本となる形状である。また、真円形状および楕円形状のいずれも、曲線形状の一例である。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
[1−1.全体構成]
本実施形態では、ガスセンサの一種である全領域空燃比センサ1(以下、空燃比センサ1ともいう)について説明する。空燃比センサ1は、自動車や各種内燃機関における空燃比フィードバック制御に使用するために、測定対象となる排ガス中の特定ガス(具体的には、酸素)の濃度を検出するセンサ素子が組み付けられるとともに、内燃機関の排気管に装着される。
空燃比センサ1は、排気管に固定するためのネジ部103が外表面に形成された筒状の主体金具102と、軸線方向(図中上下方向)に延びる板状形状をなすセンサ素子4と、センサ素子4の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ6と、センサ素子4の電極端子部30、31、32、34、36に電気的に接続されて電流経路を形成するリードフレーム10と、絶縁性材料で形成され、センサ素子4の電極端子部30、31、32、34、36に接続されるリードフレーム10をセンサ素子4との間で保持するセパレータ82と、リードフレーム10とセンサ外部との間の電流経路を形成するリード線46と、を備えている。
センサ素子4は、軸線方向(図2における左右方向)に延びる板状形状に形成された素子部20と、同じく軸線方向に延びる板状形状に形成されたヒータ22とが積層されて、長方形状の軸断面を有する板状形状に形成されている。なお、空燃比センサ1として用いられるセンサ素子4は従来公知のものであるため、その内部構造等の詳細な説明は省略するが、その概略構成は以下のようである。
シール部材60は、外筒44の後端側内部に加締め固定される柱状のシール本体部61と、シール本体部61の後端側において径方向外側に向かって突出する鍔部62と、リード線46が挿通される5個のリード線挿通孔63と、を有する。なお、シール部材60の詳細については後述する。
[1−2.シール部材]
次に本発明の主要部であるシール部材60について詳細に説明する。
図3に圧縮変形前のシール部材の後端側斜視図を示し、図4に圧縮変形前のシール部材の先端側斜視図を示し、図5に圧縮変形前のシール部材の後端側外観図を示し、図6に図5におけるシール部材のA−A断面図を示す。
シール本体部61は、外筒44の後端側内部に加締め固定される柱状に形成されており、シール部材60の主要部を構成する。
後端側底部64bは、後端凹部64の内面のうち最も先端側に形成される底面部分である。後端周囲部64aは、後端凹部64の内面のうち後端側底部64bから後端開口部に至る側面部分であって、後端側底部64bおよび後端開口部を全周にわたり連続して取り囲むように形成される側面部分である。換言すれば、後端周囲部64aは、シール本体部61の後端側端部61aにおいて後端凹部64の側面(換言すれば、後端側底部64bから後端開口部に至る領域)を全周にわたり連続して取り囲むように形成される。
先端側底部65bは、先端凹部65の内面のうち最も後端側に形成される底面部分である。先端周囲部65aは、先端凹部65の内面のうち先端側底部65bから先端開口部に至る側面部分であって、先端側底部65bおよび先端開口部を全周にわたり連続して取り囲むように形成される側面部分である。換言すれば、先端周囲部65aは、シール本体部61の先端側端部61bにおいて先端凹部65の側面(換言すれば、先端側底部65bから先端開口部に至る領域)を全周にわたり連続して取り囲むように形成される。
次に、空燃比センサ1の組立て作業について、説明する。
まず、リード線46が各々接続された5本のリードフレーム10を、セパレータ82の内側に配置する。
このようにして空燃比センサ1が完成する。
[1−4.効果]
以上説明したように、本実施形態の空燃比センサ1のシール部材60においては、後端周囲部64aが、後端凹部64の内面のうち後端側底部64bから後端開口部に至る側面部分であって、後端側底部64bおよび後端開口部を全周にわたり連続して取り囲む形状の側面部分として備えられる。つまり、シール部材60は、後端周囲部64aが後端側底部64bから後端開口部(換言すれば、シール部材60の後端面)に至る側面部分を形成するとともに、後端周囲部64aが途切れることなく後端凹部64の側面(換言すれば、後端側底部64bから後端開口部に至る領域)を取り囲む形態である。このため、例えば、後端凹部の側面を取り囲む後端周囲部が途切れた構成のシール部材では、後端周囲部が途切れた箇所(例えば、根元部分など)に対して圧縮応力が集中する場合や、シール部材60に生じる熱膨張の影響する場合があるのに対して、このシール部材60は、後端周囲部64aが途切れることなく後端凹部64の側面を取り囲む形態であるため、そのような圧縮応力の集中や熱膨張の影響を抑制できる。
その上、この空燃比センサ1のシール部材60は、後端周囲部64aが途切れることなく後端凹部64の側面を取り囲む形態であり、移動(変形)の自由度が小さいため、シール部材60が熱膨張した場合であっても、外筒44の後端44aに接触または食い込むことを抑制でき、接触部分への亀裂の発生を抑制できる。
次に、空燃比センサ1においては、シール部材60は、リード線挿通孔63、後端凹部64を有する柱状のシール本体部61と、シール本体部61から径方向外側に突出するとともに外筒44の後端44aの後方側に配置された鍔部62と、を備えている。
これにより、外筒44の加締めによる圧縮応力によってシール部材60が変形する際に、空間部としての後端凹部64で圧縮応力や熱膨張を吸収することができ、シール部材60に亀裂が発生するのを抑制できる。
このように、後端凹部64の輪郭が角部を持たない形状であれば、角部において圧縮応力が集中することを抑制でき、角部での圧縮応力の集中による亀裂の発生を抑制できる。
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
全領域空燃比センサ1がガスセンサの一例に相当し、センサ素子4がセンサ素子の一例に相当し、主体金具102が主体金具の一例に相当し、外筒44が外筒部材の一例に相当し、リード線46がリード線の一例に相当する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
また、上記実施形態では、後端凹部として、シール本体部61の後端側端部61aのうち、リード線挿通孔63の形成領域の最内部63b(図5参照)よりも径方向内側の領域に形成されている後端凹部64について説明したが、リード線挿通孔63の形成領域の最外部63a(図5参照)よりも径方向内側の領域に形成されている後端凹部であってもよい。
Claims (7)
- 軸線方向に延びる長尺形状に形成され、前記軸線方向の先端側に検知部を備えるセンサ素子と、
前記センサ素子の外周を覆う筒状の主体金具と、
前記主体金具の後端側に係合される筒状の外筒部材と、
軸線方向に延びると共に、一端が前記センサ素子の前記検知部に電気的に接続され、他端が前記外筒部材の外部に配置される複数のリード線と、
前記外筒部材の後端側内部に加締め固定されるシール部材であって、前記外筒部材の内部から外部に向かう前記リード線を挿通するための複数のリード線挿通孔を有するシール部材と、
を備えるガスセンサであって、
前記シール部材の後端側端部は、
前記リード線挿通孔の形成領域の最外部よりも径方向内側の領域において、先端側に向けて凹んで形成された後端凹部を備え、
前記後端凹部は、後端側に後端開口部を有するとともに、後端側底部と後端周囲部とに囲まれる空間部であり、
前記後端側底部は、前記後端凹部の内面のうち最も先端側に形成される底面部分であり、
前記後端周囲部は、前記後端凹部の内面のうち前記後端側底部から前記後端開口部に至る側面部分であって、前記後端側底部および前記後端開口部を全周にわたり連続して取り囲むように形成される側面部分である、
ガスセンサ。 - 請求項1に記載のガスセンサであって、
前記シール部材は、
前記リード線挿通孔、前記後端凹部を有する柱状のシール本体部と、
前記シール本体部から径方向外側に突出するとともに、前記外筒部材の後端の後方側に配置された鍔部と、を備える、
ガスセンサ。 - 請求項1または請求項2に記載のガスセンサであって、
前記シール部材は、前記後端側底部が前記外筒部材の後端よりも前記軸線方向の先端側に配置される状態で、前記外筒部材の後端側内部に加締め固定される、
ガスセンサ。 - 請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載のガスセンサであって、
前記後端凹部は、前記軸線方向に垂直な断面での輪郭が、真円形状、楕円形状および曲線形状のうち少なくとも1つである、
ガスセンサ。 - 請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載のガスセンサであって、
前記後端周囲部のうち前記後端側底部に接する領域である底部側接続領域は、その表面が前記後端凹部の外向き方向に凹んだ曲面形状に形成されている、
ガスセンサ。 - 請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載のガスセンサであって、
前記後端周囲部のうち前記後端凹部の前記後端開口部に接する領域である開口側接続領域は、その表面が前記後端凹部の内向き方向に膨らんだ曲面形状に形成されている、
ガスセンサ。 - 請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載のガスセンサであって、
前記シール部材の先端側端部は、
前記リード線挿通孔の形成領域の最外部よりも径方向内側の領域において、後端側に向けて凹んだ先端凹部を備え、
前記先端凹部は、先端側に先端開口部を有するとともに、先端側底部と先端周囲部とに囲まれる空間部であり、
前記先端側底部は、前記先端凹部の内面のうち最も後端側に形成される底面部分であり、
前記先端周囲部は、前記先端凹部の内面のうち前記先端側底部から前記先端開口部に至る側面部分であって、前記先端側底部および前記先端開口部を全周にわたり連続して取り囲むように形成される側面部分である、
ガスセンサ。
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