JP2016188847A - Gas sensor, and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検出ガスの濃度を検出するガスセンサ素子を備えたガスセンサ及びガスセンサの製造方法に関する。 The present invention relates to a gas sensor including a gas sensor element that detects the concentration of a gas to be detected and a method for manufacturing the gas sensor.
ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関の吸気系統(例えば、吸気管や吸気マニホールド)や排気系統にガスセンサを取り付け、特定ガスの濃度をモニタして燃焼状態等を制御することが行われている。そして、このような制御に一般的に用いられるガスセンサとしては、ガスセンサ素子を主体金具の内部に保持すると共に、ガスセンサ素子の後端側を金属製のカバーで覆う構造が採られている。又、金属製のカバーの代わりに、樹脂製の基体部を主体金具の後端側に取り付けることで、製造及び組付けを容易にした技術も開発されている(特許文献1)。 A gas sensor is attached to an intake system (for example, an intake pipe or an intake manifold) or an exhaust system of an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine, and a concentration of a specific gas is monitored to control a combustion state or the like. And as a gas sensor generally used for such control, the structure which hold | maintains a gas sensor element inside a metal shell, and covers the rear-end side of a gas sensor element with a metal cover is taken. In addition, a technique has been developed that facilitates manufacture and assembly by attaching a resin base portion to the rear end side of the metal shell instead of a metal cover (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1のガスセンサの場合、基体部にフランジを設け、基体部と対向する主体金具には加締め部を設け、フランジを加締め部に加締め固定することで主体金具と基体部とを接続している。このため、主体金具の構造が複雑となると共に、加締め部を設けるために主体金具が径大となってガスセンサの小型化が困難になるという問題がある。又、基体部と主体金具とが接することで、主体金具の熱が基体部に直接伝わって基体部の熱劣化をもたらすおそれもある。
そこで、本発明は、高分子材料からなる基体部を主体金具の後端側に容易に取り付けることができ、生産性を向上させると共に部品点数を低減したガスセンサ及びガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。
However, in the case of the gas sensor disclosed in Patent Document 1, the base metal part is provided with a flange, the metal shell opposite to the base metal part is provided with a caulking part, and the flange is caulked and fixed to the caulking part. Is connected. For this reason, the structure of the metal shell becomes complicated, and there is a problem that it is difficult to reduce the size of the gas sensor because the metal shell is large in diameter because the caulking portion is provided. Further, when the base body part and the metal shell are in contact with each other, the heat of the metal shell may be directly transmitted to the base body part to cause thermal deterioration of the base body part.
Therefore, the present invention provides a gas sensor and a gas sensor manufacturing method that can easily attach a base portion made of a polymer material to the rear end side of the metal shell, improve productivity, and reduce the number of parts. Objective.
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有するガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲み、該ガスセンサ素子を保持する主体金具と、前記主体金具の後端側に配置されて前記ガスセンサ素子の後端側を覆う、高分子材料からなる基体部と、を備えるガスセンサであって、前記主体金具と前記基体部とを接続する金属製の筒体であり、自身の後端側に前記基体部が一体化され、自身の先端側が前記基体部から露出して露出部を形成する筒体をさらに備え、前記筒体の前記露出部の一部が前記主体金具に接続され、前記基体部が前記主体金具と離間して配置されてなる。
このガスセンサによれば、金属製の筒体に基体部をインサート成形等により一体化し、この筒体を介して主体金具と基体部とを接続することにより、主体金具や基体部に複雑な構造を設けずに、基体部を主体金具の後端側に容易に取り付けることができ、生産性を向上させることができる。又、基体部を筒体にインサート成形等により一体化することで部品点数を低減し、コストを低減すると共に、生産性をさらに向上させることができる。又、例えば主体金具と基体部とを接続するために、基体部にフランジを設け、主体金具にはフランジを加締め固定する加締め部を設けた場合のように、主体金具が径大となることが抑制され、ガスセンサの小型化を実現できる。さらに、筒体を介して主体金具と基体部とを離間して配置することで、主体金具の熱が基体部に直接伝わって基体部の熱劣化をもたらすことを抑制できる。
In order to solve the above problems, a gas sensor of the present invention includes a gas sensor element extending in the axial direction and having a detection unit for detecting a specific gas component in a gas to be measured on its tip side, and a radial direction of the gas sensor element A gas sensor comprising: a metal shell that surrounds the periphery and holds the gas sensor element; and a base portion made of a polymer material that is disposed on the rear end side of the metal shell and covers the rear end side of the gas sensor element. A metal cylinder connecting the metal shell and the base body, the base body is integrated on the rear end side of the metal shell, and the front end side of the base metal is exposed from the base part to form an exposed portion. A cylindrical body is further provided, a part of the exposed portion of the cylindrical body is connected to the metal shell, and the base portion is disposed apart from the metal shell.
According to this gas sensor, a base part is integrated with a metal cylinder by insert molding or the like, and the metal shell and the base part are connected via the cylinder, thereby forming a complicated structure in the metal shell and the base part. Without providing, the base portion can be easily attached to the rear end side of the metal shell, and the productivity can be improved. Further, by integrating the base portion into the cylindrical body by insert molding or the like, the number of parts can be reduced, the cost can be reduced, and the productivity can be further improved. Further, for example, in order to connect the metal shell and the base body, a flange is provided in the base metal body, and the metal shell has a large diameter as in the case where the metal shell is provided with a caulking portion for caulking and fixing the flange. Therefore, the gas sensor can be downsized. Furthermore, by disposing the metallic shell and the base portion apart via the cylinder, it is possible to suppress the heat of the metallic shell from being directly transmitted to the base portion and causing the thermal deterioration of the base portion.
本発明のガスセンサにおいて、前記筒体の前記露出部が前記軸線方向に平行に延びていてもよい。
このガスセンサによれば、基体部を筒体にインサート成形等により一体化した後、金型から筒体(の露出部)を容易に抜くことができ、生産性を向上させることができる。
In the gas sensor of the present invention, the exposed portion of the cylindrical body may extend parallel to the axial direction.
According to this gas sensor, after the base portion is integrated with the cylindrical body by insert molding or the like, the cylindrical body (exposed portion thereof) can be easily removed from the mold, and productivity can be improved.
本発明のガスセンサにおいて、前記筒体の前記後端側の部位は、前記基体部の内部で径方向に突出する突出部を有してもよい。
このガスセンサによれば、筒体が基体部から軸線方向に脱落することを抑制できる。
In the gas sensor of the present invention, the rear end portion of the cylindrical body may have a protruding portion that protrudes in the radial direction inside the base portion.
According to this gas sensor, the cylindrical body can be prevented from falling off from the base portion in the axial direction.
本発明のガスセンサにおいて、前記基体部は、前記軸線方向に対して交差する方向に延伸されて外部装置と差抜可能なコネクタ部を有し、前記コネクタ部は前記外部装置と電気的に接続するコネクタ端子を有し、該コネクタ部が前記コネクタ端子に一体化されていてもよい。
このガスセンサによれば、基体部にコネクタ端子を保持する別部品が不要となって部品点数をさらに低減し、コストをさらに低減すると共に、基体部の製造時に筒体とコネクタ端子とを同時に固定できるので生産性をより一層向上させることができる。又、軸線方向に対して交差する方向にコネクタ部が延伸することで、ガスセンサを吸気系統に取り付けた際に、吸気系統の外側へのガスセンサの突き出し長さを短くすることができる。これにより、ボンネットとガスセンサの間隔を確保でき、車両が衝突した際の安全性を向上させることができる。
In the gas sensor of the present invention, the base portion has a connector portion that extends in a direction intersecting the axial direction and can be removed from an external device, and the connector portion is electrically connected to the external device. A connector terminal may be included, and the connector portion may be integrated with the connector terminal.
According to this gas sensor, there is no need for a separate part for holding the connector terminal on the base part, further reducing the number of parts, further reducing the cost, and simultaneously fixing the cylindrical body and the connector terminal at the time of manufacturing the base part. Therefore, productivity can be further improved. Further, since the connector portion extends in a direction intersecting with the axial direction, when the gas sensor is attached to the intake system, the protruding length of the gas sensor to the outside of the intake system can be shortened. Thereby, the space | interval of a bonnet and a gas sensor can be ensured and the safety | security when a vehicle collides can be improved.
本発明のガスセンサにおいて、前記基体部の内部に、前記筒体の側面と接するように配置されたシール部材を有してもよい。
このガスセンサによれば、ガスセンサが高温に曝され、基体部が筒体よりも膨張しても、基体部と筒体との隙間をシール部材がシールするので気密を確保できる。
The gas sensor of this invention WHEREIN: You may have the sealing member arrange | positioned inside the said base | substrate part so that the side surface of the said cylinder may be contact | connected.
According to this gas sensor, even if the gas sensor is exposed to a high temperature and the base portion expands more than the cylindrical body, the sealing member seals the gap between the base portion and the cylindrical body, so that airtightness can be ensured.
本発明のガスセンサにおいて、前記基体部は、先端が開口しつつ後端側に向かって延びて前記筒体の前記側面の少なくとも一部が臨む収容溝を有し、前記シール部材が前記収容溝に収容され、さらに、前記シール部材よりも先端側で前記収容溝を閉塞する蓋部を有してもよい。
ガスセンサの搬送時等に寒冷な場合等には、シール部材が収縮して収容溝から脱落するおそれがある。又、これを防止するために、シール部材を過度に圧縮して収容溝に収容すると、経時によりシール部材がクリープ現象でへたり、シール性が低下するおそれもある。そこで、シール部材よりも先端側で収容溝を蓋部で閉塞することで、シール部材の脱落を防止できる。
In the gas sensor according to the aspect of the invention, the base portion includes a receiving groove that extends toward a rear end side with an opening at the front end thereof and that faces at least a part of the side surface of the cylindrical body, and the seal member is formed in the receiving groove. It may be housed and may further include a lid portion that closes the housing groove on the tip side of the seal member.
If the gas sensor is cold when it is transported, etc., the seal member may contract and fall out of the receiving groove. In order to prevent this, if the seal member is excessively compressed and accommodated in the accommodation groove, the seal member may sag due to a creep phenomenon over time, and the sealing performance may be deteriorated. Therefore, the sealing member can be prevented from falling off by closing the housing groove with the lid on the tip side of the sealing member.
本発明のガスセンサにおいて、前記ガスセンサ素子と電気的に接続する接続端子をさらに有し、前記基体部は、前記接続端子を保持するセパレータ部を一体に有してもよい。
このガスセンサによれば、接続端子を保持する別部品としてのセパレータ、及びこのセパレータを基体部に取り付ける別部材(例えば、金属製筒状の保持金具)を不要とし、部品点数をさらに低減し、コストをさらに低減すると共に、生産性をより一層向上させることができる。
The gas sensor of the present invention may further include a connection terminal that is electrically connected to the gas sensor element, and the base portion may integrally include a separator portion that holds the connection terminal.
According to this gas sensor, there is no need for a separator as a separate part for holding the connection terminal and a separate member (for example, a metal cylindrical holding metal fitting) for attaching the separator to the base portion, further reducing the number of parts and cost. Can be further reduced, and productivity can be further improved.
本発明のガスセンサにおいて、前記接続端子が前記セパレータ部に嵌合されていてもよい。
接続端子は複雑な形状をしているために、接続端子の周囲に基体部をインサート成形等により一体化することは難しい。そこで、接続端子をセパレータ部に嵌合することで、容易に組み付けることができる。
In the gas sensor of the present invention, the connection terminal may be fitted into the separator portion.
Since the connection terminal has a complicated shape, it is difficult to integrate the base portion around the connection terminal by insert molding or the like. Then, it can assemble easily by fitting a connecting terminal to a separator part.
本発明のガスセンサの製造方法は、軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有するガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲み、該ガスセンサ素子を保持する主体金具と、前記主体金具の後端側に配置されて前記ガスセンサ素子の後端側を覆う、高分子材料からなる基体部と、を備えるガスセンサの製造方法であって、金属製の筒体であり、自身の後端側に前記基体部をインサート成形し、自身の先端側が前記基体部から露出して露出部を形成する筒体を用い、前記基体部が前記主体金具と離間するよう、前記筒体の前記露出部の一部を前記主体金具に接続する。
このガスセンサの製造方法によれば、筒体に基体部をインサート成形により一体化した金属製の筒体を介して主体金具と基体部とを接続することにより、主体金具や基体部に複雑な構造を設けずに、基体部を主体金具の後端側に容易に取り付けることができ、生産性を向上させることができる。又、基体部を筒体にインサート成形等により一体化することで部品点数を低減し、コストを低減すると共に、生産性をさらに向上させることができる。又、例えば主体金具と基体部とを接続するために、基体部にフランジを設け、主体金具にはフランジを加締め固定する加締め部を設けた場合のように、主体金具が径大となることが抑制され、ガスセンサの小型化を実現できる。さらに、筒体を介して主体金具と基体部とを離間して配置することで、主体金具の熱が基体部に直接伝わって基体部の熱劣化をもたらすことを抑制できる。
The gas sensor manufacturing method of the present invention includes a gas sensor element that extends in the axial direction and has a detection unit for detecting a specific gas component in the gas to be measured on its tip side, and surrounds the circumference of the gas sensor element in the radial direction. A gas sensor manufacturing method comprising: a metal shell that holds the gas sensor element; and a base portion made of a polymer material that is disposed on a rear end side of the metal shell and covers the rear end side of the gas sensor element, A metal cylinder, wherein the base body part is insert-molded on the rear end side of the metal body, and the base end part is exposed from the base body part to form an exposed part, and the base body part is the metal shell. A part of the exposed portion of the cylindrical body is connected to the metal shell so as to be separated from the metal shell.
According to this gas sensor manufacturing method, the metal shell and the base body are connected to each other through a metal cylinder in which the base body is integrated with the cylinder by insert molding. Without providing the base portion, the base portion can be easily attached to the rear end side of the metal shell, and the productivity can be improved. Further, by integrating the base portion into the cylindrical body by insert molding or the like, the number of parts can be reduced, the cost can be reduced, and the productivity can be further improved. Further, for example, in order to connect the metal shell and the base body, a flange is provided in the base metal body, and the metal shell has a large diameter as in the case where the metal shell is provided with a caulking portion for caulking and fixing the flange. Therefore, the gas sensor can be downsized. Furthermore, by disposing the metallic shell and the base portion apart via the cylinder, it is possible to suppress the heat of the metallic shell from being directly transmitted to the base portion and causing the thermal deterioration of the base portion.
この発明によれば、高分子材料からなる基体部を主体金具の後端側に容易に取り付けることができ、生産性を向上させると共に部品点数を低減したガスセンサを得ることができる。 According to this invention, the base portion made of a polymer material can be easily attached to the rear end side of the metal shell, and a gas sensor with improved productivity and a reduced number of parts can be obtained.
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るガスセンサ200の斜視図、図2は、図1のA−A線に沿う断面図、図3は接続端子30を基体部120に組み付ける工程図である。なお、図3は、基体部120の先端側を上にして表示している。
なお、ガスセンサ素子10の軸線O方向(1点鎖線で示す。)を上下方向として図示し、ガスセンサ素子10の後端部12側をガスセンサ素子10(及びガスセンサ)の後端側、その反対側にあるガスセンサ素子10の検出部11(図2参照)側をガスセンサ素子10(及びガスセンサ)の先端側、として説明する。又、軸線O方向に垂直な方向を適宜「径方向」と称する。
又、図2においては、簡便のため、接続端子を3本のみ表示し、コネクタ端子を1つのみ表示しているが、実際には、接続端子及びコネクタ端子は複数本(本発明の実施形態では、各5本づつ)設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
1 is a perspective view of a
Note that the axis O direction (indicated by a one-dot chain line) of the
In FIG. 2, for the sake of simplicity, only three connection terminals are displayed and only one connector terminal is displayed. Actually, however, there are a plurality of connection terminals and connector terminals (an embodiment of the present invention). Then, five each).
図1に示すように、ガスセンサ200は、ガスセンサ素子10(図示せず)と、ガスセンサ素子10の検出部11を覆う外側プロテクタ100と、ガスセンサ素子10を保持する主体金具50と、主体金具50の後端側に配置される高分子材料からなる基体部120と、主体金具50と基体部120とを接続する金属製の筒体110と、を有する。
基体部120は、円筒状で後端側が閉じた本体部123と、本体部123の一側面から径方向外側に延びる一個の半円状のフランジ部121と、本体部123の他の側面から径方向外側に延びる略矩形状のコネクタ部125とを有している。フランジ部121とコネクタ部125とは、本体部123の周方向に約90度異なって配置されている。そして、これら本体部123、フランジ部121及びコネクタ部125は成形性のよい絶縁性の高分子材料(樹脂)、例えばナイロン(登録商標)により一体に形成されている。又、コネクタ部125は、径方向外側に向く開口部125hを有する雄コネクタであって、開口部125hにて外部装置の相手コネクタ(この例では、雌コネクタ)を径方向に差抜可能になっている。
As shown in FIG. 1, the
The
フランジ部121にはフランジ孔121hが1つ開口し、フランジ孔121hに挿通したネジ(図示せず)をガスセンサ200の取付け対象体(例えば、内燃機関の吸気系統)に設けたネジ孔にネジ止めすることで、ガスセンサ200を取付け対象に取り付けることができる。
又、主体金具50には周方向に沿って凹溝50b(図2参照)が形成され、この凹溝50bにシール部材(Oリング)90が外嵌されている。従って、ガスセンサの取付け対象体の開口にガスセンサ200を先端側から挿入して取り付けた際、シール部材90が取付け対象体の壁面で潰され、取付け対象体とガスセンサ200(主体金具50)との間をシールするようになっている。
一方、詳しくは後述するが、筒体110の後端側に基体部120がインサート成形され、筒体110の先端側が基体部120から露出して露出部110nを形成する。そして、この露出部110nを主体金具50の後端側に接続することにより、基体部120と主体金具50とを離間させている。
One
A
On the other hand, as will be described in detail later, the
次に、図2を用いてガスセンサ200の各構成部分についてさらに詳細に説明する。
ガスセンサ素子10は公知であるような軸線O方向に延びる略角柱状をなし、酸素濃度の検出を行う検出素子と、その検出素子を早期活性化させるために加熱を行うヒータとが互いに貼り合わされた積層体である。検出素子は、ジルコニアを主体とする固体電解質体と、白金を主体とする一対の電極とを、中空の測定室が一部に形成された絶縁層を介して積層した構成をなしている。この検出素子は、より具体的には、固体電解質体の両面に形成された一対の電極の一方を外部に晒すと共に、他方の電極を測定室に配置した酸素ポンプセルと、固体電解質体の両面に形成された一対の電極の一方を測定室に配置すると共に、他方の電極を基準ガス室に配置した酸素濃度測定セルとを有してなり、酸素濃度測定セルの出力電圧が所定の値になるように、酸素ポンプセルの一対の電極間に流す電流を制御することで、測定室内の酸素を汲み出したり、測定室内に外部から酸素を汲み入れたりする構成をなしている。
なお、酸素ポンプセルのうち、一対の電極、及び、固体電解質体のうちでこれら電極に挟まれる部位は、酸素濃度に応じた電流が流れる検出部11をなす。一方、ガスセンサ素子10の後端部12には、検出素子からの出力を取り出すためや、ヒータに電力を供給するための5つの電極パッド12a(図3ではそのうちの2つがガスセンサ素子10の第2面10b側に配置され、第1面10aに残りの3つが配置される。)が形成されている。これら電極パッド12aは、接続端子30,31にそれぞれ接続される(図2、図3参照)。
Next, each component of the
The
Of the oxygen pump cell, a portion of the pair of electrodes and a solid electrolyte body sandwiched between these electrodes forms a
そして、ガスセンサ素子10の軸方向中央よりやや先端側には、絶縁性セラミック(例えばアルミナ)からなり、概略短円筒状に形成されたセラミックホルダ21が、自身の内部にガスセンサ素子10を挿通させ、検出部11を自身より先端側へ突出させた状態で配置されている。
ガスセンサ素子10は、その周囲を筒状の主体金具50に取り囲まれて保持されている。この主体金具50はSUS430等のステンレス鋼からなる。具体的には、主体金具50の内周には段部54が形成されており、この段部54に、ガスセンサ素子10を挿通したセラミックホルダ21の先端側周縁部が係止されている。更に、主体金具50の内周にはシール材22が、自身をガスセンサ素子10に挿通させた状態で、セラミックホルダ21の後端側から装填されている。そして、シール材22を後端側から押さえるように、筒状のスリーブ23が主体金具50内に嵌め込まれている。スリーブ23の後端側外周には、円環状の加締めパッキン29が配置されている。
A
The
一方、主体金具50の外周後端側には、縮径された後端部59が形成され、後端部59より先端には径方向外側に段状に拡径する拡径部57が形成されている。拡径部57には周方向に沿って凹溝50bが形成され、この凹溝50bにシール部材(Oリング)90が外嵌されている。さらに、拡径部57よりも先端側には、拡径部57より小径で、かつ後述する外側プロテクタ100及び内側プロテクタ102が係合される先端係合部56が形成されている。他方、後端部59の後端側には、主体金具50内にガスセンサ素子10を加締め保持するための加締め部53が形成されている。
主体金具50の加締め部53が、加締めパッキン29を介してスリーブ23を先端側に向けて押圧するように加締められている。加締め部53の形成によって、スリーブ23を介して押圧されたシール材22は、主体金具50内で押し潰されて細部にわたって充填され、このシール材22によって、セラミックホルダ21およびガスセンサ素子10が主体金具50内で位置決めされ、気密に保持される。
On the other hand, a
The crimping
一方、ガスセンサ素子10の検出部11の外周面は、多孔質状の保護層15により被覆され、検出部11のうち外部に晒される電極を吸気等による被毒や被水から保護している。そして、主体金具の先端係合部56には、外側プロテクタ100及び内側プロテクタ102が嵌められ、レーザ溶接によって固定され、内部に収容された検出部11を保護している。外側プロテクタ100にはガス導入孔115が形成されており、内側プロテクタ102にはガス導入孔117が形成されている。よって、ガス中に含まれる水分や油分がガスセンサ素子10に付着することを抑制でき、ガスセンサ素子10にクラックや割れが生じることを抑制できる。また、ガス中に含まれる煤においてもガスセンサ素子10に付着することを抑制でき、ガスセンサ200の検出精度が低下する事を抑制できる。
On the other hand, the outer peripheral surface of the
次に、基体部120及び筒体110について説明する。
筒体110は、後端側が拡径する例えばステンレス製の円筒状をなし(図3参照)、この拡径部位が径方向外側に突出する突出部110pを形成している。そして、突出部110pを含む筒体110の後端側に基体部120がインサート成形され、筒体110の突出部110pよりも先端側が基体部120から露出して露出部110nを形成している。そして、この露出部110nの先端側を主体金具50の後端部59に外嵌し、レーザ溶接等で接続することにより、主体金具50と離間させた状態で、基体部120を主体金具50に固定している。基体部120は、主体金具50の後端側に突出したガスセンサ素子10の後端部12側を囲むカバーとなっている。
又、コネクタ部125の内部には、外部装置と電気的に接続するコネクタ端子60が保持され、コネクタ部125はコネクタ端子60にインサート成形されている。
Next, the
The
Further, a
さらに、図3(a)に示すように、本体部123の内部には、先端に向かって延びる略升状のセパレータ部127が一体に形成されている。一方、各接続端子30、31は、くの字状に屈曲して対応する電極パッド12aに当接する先端屈曲部30a、31a(図2参照)と、先端屈曲部30a、31aから後端側に折り返されて断面が略矩形箱状の基部30e、31eとを備えている。なお、3個並びの接続端子(図3中の右側)は検出素子からの出力を取り出し、2個並びの接続端子(図3中の左側)はヒータに電力を供給する。
そして、図3(b)に示すように、セパレータ部127に区画された4個の矩形状の孔127hに、各接続端子30の基部30eを内嵌し、同様にセパレータ部127に区画された1個の矩形状の孔127h2に、接続端子31の基部31eを挿入して嵌合することで、各接続端子30、31をセパレータ部127に保持している。そして、セパレータ部127の中央開口にガスセンサ素子10の後端部12を挿入すると、各接続端子30、31が対応する電極パッド12aを取り囲むようにして電極パッド12aに電気的に接続される。
なお、接続端子31を孔127h2に挿入した際、基部31eの内側に設けられたバネ片31fが、対応するコネクタ端子60の端部60aと電気的に接続されるようになっている(図2参照)。接続端子30についても同様なバネ片が、対応するコネクタ端子60の端部60aと電気的に接続される(図示せず)。このようにして、ガスセンサ200内部のガスセンサ素子10と外部装置とを電気的に接続することができる。
Further, as shown in FIG. 3A, a substantially bowl-shaped
Then, as shown in FIG. 3B, the
When the
以上のように、金属製の筒体110に基体部120をインサート成形等により一体化し、この筒体110を介して主体金具50と基体部120とを接続することにより、主体金具50や基体部120に複雑な構造を設けずに、基体部120を主体金具50の後端側に容易に取り付けることができ、生産性を向上させることができる。
又、基体部120を筒体110にインサート成形等により一体化することで部品点数を低減し、コストを低減すると共に、生産性をさらに向上させることができる。なお、部品点数を低減すると、重量を低減することができる。ガスセンサの重量を低減すると、ガスセンサが取り付けられる部位の振動を低減でき、ガスセンサや取り付け部位の耐振動性を向上させることができる。
又、例えば主体金具50と基体部120とを接続するために、基体部120にフランジを設け、主体金具50にはフランジを加締め固定する加締め部を設けた場合のように、主体金具50が径大となることが抑制され、ガスセンサの小型化を実現できる。
さらに、筒体110を介して主体金具50と基体部120とを離間して配置することで、主体金具50の熱が基体部120に直接伝わって基体部120の熱劣化をもたらすことを抑制できる。
As described above, the
Further, by integrating the
Further, for example, in order to connect the
Furthermore, by disposing the
又、本実施形態では、基体部120から先端側に露出した筒体110の露出部110nをストレート(軸線方向に平行に延びるよう)に形成している。このため、基体部120を筒体110にインサート成形等により一体化した後、金型から筒体110(の露出部110n)を容易に抜くことができる。これに対し、露出部110nがストレートに形成されていない場合には、成形後に筒体110を抜くにはスライド金型等の高価で複雑な装置が必要となるので、製造コストが高くなる。
さらに、本実施形態では、筒体110のうち基体部120がインサート成形等により一体化された部位に、径方向に突出する突出部110pが設けられているので、筒体110が基体部120から軸線O方向に脱落することを抑制できる。
In the present embodiment, the exposed
Furthermore, in the present embodiment, since the protruding
さらに、本実施形態では、基体部120にコネクタ部125を設け、このコネクタ部125の内部に設けたコネクタ端子60にコネクタ部125をインサート成形等により一体化している。これにより、基体部120にコネクタ端子60を保持する別部品が不要となって部品点数をさらに低減し、コストをさらに低減すると共に、基体部120の製造時に筒体110とコネクタ端子60とを同時に固定できるので生産性をより一層向上させることができる。
さらに、本実施形態では、基体部120にセパレータ部127を一体に設けている。これにより、接続端子30,31を保持する別部品としてのセパレータ、及びこのセパレータを基体部120に取り付ける別部材(例えば、金属製筒状の保持金具)を不要とし、部品点数をさらに低減し、コストをさらに低減すると共に、生産性をより一層向上させることができる。
なお、接続端子30,31は複雑な形状をしているために、接続端子30,31の周囲に基体部120をインサート成形等により一体化することは難しい。そこで、接続端子30,31をセパレータ部127に嵌合することで、容易に組み付けることができる。
Furthermore, in this embodiment, the
Furthermore, in this embodiment, the
Since the
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、筒体の突出部は径方向に突出していればよく、図2のように後端側が拡径する場合の他、基体部がインサート成形等により一体化された部位において筒体の先端側が拡径していてもよい。さらに、図4に示すように、筒体111が全体として同径の筒状をなし、基体部120がインサート成形等により一体化された部位の一部のみを径方向に突出させて突出部111pを形成してもよく、この場合も、筒体111の突出部111pよりも先端側が基体部120から露出して露出部111nを形成している。突出部は径方向内側に突出してもよく、さらに、突出部は1個とは限らず、軸線O方向に複数個設けてもよい。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but extends to various modifications and equivalents included in the spirit and scope of the present invention.
For example, the protruding portion of the cylindrical body only has to protrude in the radial direction. In addition to the case where the rear end side is enlarged in diameter as shown in FIG. The diameter may be increased. Furthermore, as shown in FIG. 4, the
また、図5に示すように、ガスセンサ210の基体部120(本体部123)の内部に、筒体112の側面と接するように配置されたシール部材92を有してもよい。なお、ガスセンサ210は、シール部材92を有すると共に本体部123に収容溝123hが設けられ、筒体112の形状が異なること以外は、図1のガスセンサ200と同一であるので、図1と同一の構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
図5において、筒体112は径方向外側に突出する突出部を有さず、軸線O方向に平行なストレートな円筒状をなしている。又、本体部123には、先端が開口しつつ後端側に向かって延びて筒体112の外側面の先端部位112sが臨む環状の収容溝123hが設けられている。シール部材92は収容溝123hに収容され、自身の内面が筒体112の外側面の先端部位112sと接している。
Further, as shown in FIG. 5, a
In FIG. 5, the
通常、高分子材料からなる基体部120(本体部123)と、金属製の筒体112とは、インサート成形等の一体化による両者の密着面にて気密を確保しているが、ガスセンサ210が高温に曝されたときに熱膨張率が高い基体部120がより多く膨張して筒体112との間に隙間が生じるおそれがある。
そこで、基体部120(本体部123)の内部に、筒体112の側面112sと接するようにシール部材92を設けることで、ガスセンサ210が高温に曝されても、基体部120と筒体112との隙間をシール部材92がシールして気密を確保できる。シール部材92としてはゴム製のOリングを用いることができ、特にシール部材92の熱膨張率が基体部120(本体部123)よりも大きいと、シールがより確実になるので好ましい。
Usually, the base portion 120 (main body portion 123) made of a polymer material and the
Therefore, by providing the sealing
図5の例では、シール部材92として、断面が台形のOリングを用い、上底側を後端側に向けて収容溝123hに収容されている。断面が台形のOリングは、断面が円形のOリングに比べて、収容溝123hの内部により密着するので、ガスセンサ210の搬送時等に収容溝123hからより脱落し難い。なお、シール部材92の先端は本体部123の先端向き面と略面一になっており、ガスセンサ210を取付け対象体に取付けた後は、本体部123の先端向き面が取付け面となってシール部材92の先端側に接するので、シール部材92は脱落しない。
なお、シール部材92と接する筒体112の側面は、外側面に限らず、内側面でもよい。又、筒体の後端側に基体部をインサート成形等により一体化する関係から、シール部材92を収容する部位(図5の例では収容溝123h)は、先端が開口した内部空間である必要がある。
In the example of FIG. 5, an O-ring having a trapezoidal cross section is used as the
Note that the side surface of the
ところで、ガスセンサの搬送時等に寒冷な場合等には、シール部材92が収縮して収容溝123hから脱落するおそれがある。又、これを防止するために、シール部材92を過度に圧縮して収容溝123hに収容すると、経時によりシール部材92がクリープ現象でへたり、シール性が低下するおそれもある。
そこで、図6に示すように、ガスセンサ220の収容溝123h2を図5の場合(収容溝123h)よりも後端側に向かって深くし、シール部材92を収容溝123h2の奥まで収容した後、シール部材92よりも先端側で収容溝123h2を蓋部123Lで閉塞するとよい。蓋部123Lも高分子材料から形成するとよい。
なお、例えば図6に示すように、蓋部123Lの外側面に、径方向外側に突出して後端側に向かって窄まる係合突起123pを形成しておき、この係合突起123pを収容溝123h2の外側面に形成された凹部に係合することで、蓋部123Lの脱落を防止できる。又、蓋部123Lを収容溝123h2に圧入してもよい。
By the way, when the gas sensor is transported or the like, there is a possibility that the
Therefore, as shown in FIG. 6, the housing groove 123h2 of the
For example, as shown in FIG. 6, an
また、上記形態ではセンサ素子を、横断面が長方形(矩形)の帯板状のものとしたが、本発明のガスセンサに使用されるセンサ素子は、横断面が正方形のものであっても、それ以外のものであってもよい。さらに、上記においては全領域空燃比ガスセンサにおいて具体化したが、本発明に係るガスセンサは、その他のガスセンサにおいても具体化できる。 In the above embodiment, the sensor element has a rectangular plate shape with a rectangular cross section. However, the sensor element used in the gas sensor of the present invention may have a square cross section. Other than that. Furthermore, in the above description, the full-range air-fuel ratio gas sensor is embodied, but the gas sensor according to the present invention can be embodied in other gas sensors.
10 ガスセンサ素子
11 検出部
12 ガスセンサ素子の後端部
30,31 接続端子
50 主体金具
60 コネクタ端子
92 シール部材
110、111、112 筒体
112s 筒体の側面
110n、111n 露出部
110p、111p 突出部
120 基体部
123h、123h2 収容溝
123L 蓋部
125 コネクタ部
127 セパレータ部
200、210、220 ガスセンサ
O 軸線
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲み、該ガスセンサ素子を保持する主体金具と、
前記主体金具の後端側に配置されて前記ガスセンサ素子の後端側を覆う、高分子材料からなる基体部と、
を備えるガスセンサであって、
前記主体金具と前記基体部とを接続する金属製の筒体であり、自身の後端側に前記基体部が一体化され、自身の先端側が前記基体部から露出して露出部を形成する筒体をさらに備え、
前記筒体の前記露出部の一部が前記主体金具に接続され、前記基体部が前記主体金具と離間して配置されてなるガスセンサ。 A gas sensor element that extends in the axial direction and has a detection unit for detecting a specific gas component in the gas to be measured on its tip side;
A metal shell surrounding the gas sensor element in the radial direction and holding the gas sensor element;
A base portion made of a polymer material, which is disposed on the rear end side of the metal shell and covers the rear end side of the gas sensor element;
A gas sensor comprising:
A metal cylinder connecting the metal shell and the base part, the base part being integrated on the rear end side of the metal shell, and the tip side of the base part being exposed from the base part to form an exposed part Further equipped with a body,
A gas sensor in which a part of the exposed portion of the cylindrical body is connected to the metal shell, and the base portion is disposed apart from the metal shell.
前記コネクタ部は前記外部装置と電気的に接続するコネクタ端子を有し、該コネクタ部が前記コネクタ端子に一体化されている請求項1〜3のいずれか一項に記載のガスセンサ。 The base portion has a connector portion that is stretched in a direction intersecting the axial direction and can be removed from an external device;
The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the connector portion includes a connector terminal that is electrically connected to the external device, and the connector portion is integrated with the connector terminal.
さらに、前記シール部材よりも先端側で前記収容溝を閉塞する蓋部を有する請求項5に記載のガスセンサ。 The base portion has an accommodation groove that extends toward the rear end side with the front end open and that faces at least a part of the side surface of the cylindrical body, and the seal member is accommodated in the accommodation groove,
The gas sensor according to claim 5, further comprising a lid portion that closes the housing groove on a tip side of the seal member.
前記基体部は、前記接続端子を保持するセパレータ部を一体に有する請求項1〜6のいずれか一項に記載のガスセンサ。 A connection terminal electrically connected to the gas sensor element;
The gas sensor according to claim 1, wherein the base portion integrally includes a separator portion that holds the connection terminal.
前記ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲み、該ガスセンサ素子を保持する主体金具と、
前記主体金具の後端側に配置されて前記ガスセンサ素子の後端側を覆う、高分子材料からなる基体部と、
を備えるガスセンサの製造方法であって、
金属製の筒体であり、自身の後端側に前記基体部をインサート成形し、自身の先端側が前記基体部から露出して露出部を形成する筒体を用い、
前記基体部が前記主体金具と離間するよう、前記筒体の前記露出部の一部を前記主体金具に接続するガスセンサの製造方法。 A gas sensor element that extends in the axial direction and has a detection unit for detecting a specific gas component in the gas to be measured on its tip side;
A metal shell surrounding the gas sensor element in the radial direction and holding the gas sensor element;
A base portion made of a polymer material, which is disposed on the rear end side of the metal shell and covers the rear end side of the gas sensor element;
A method of manufacturing a gas sensor comprising:
It is a metal cylinder, and the base body part is insert-molded on its rear end side, and its front end side is exposed from the base body part to form an exposed part,
A method of manufacturing a gas sensor, wherein a part of the exposed portion of the cylindrical body is connected to the metal shell so that the base portion is separated from the metal shell.
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