JP2023054736A - センサ取付台座 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ取付台座と排気装置の外表面とが近接するような取付位置であっても、確実に全周隅肉溶接を施せるようなセンサ取付台座を提供する。【解決手段】本発明に係るセンサ取付台座は、本体の片側にセンサの着座面と反対側に取付面とを有し、着座面と取付面との間を繋ぐ面である側面を有し、取付面が側面の領域にまで延長されている。【選択図】図２

Description

発明の詳細な説明

本発明は、センサ取付台座に関する。より具体的には、本発明は、内燃機関の排気装置に取付けて排気ガスの状態を検知する各種センサをマウントするための台座に関する。

内燃機関が排出する排気ガスは、浄化装置や消音機を有する排気装置を経て浄化・消音され、外部へ排出される。そして内燃機関や浄化装置を効率良く所望の状態に維持して運用するために、排気ガスの状態を検知する各種センサが排気装置に取付けられる。例えばセンサとしては、酸素濃度センサ、温度センサ、圧力センサなどであり、その取付場所は、排気装置を構成するエキゾーストマニホールド、排気管、浄化装置（触媒コンバータ）、消音器（マフラ）などである。いずれにせよ各種センサは、排気装置の外表面に取付けられたセンサ取付台座にマウント（一般的には嵌入螺合）され、センサ先端の検知部が排気装置内に露出するように貫通保持される。

一般的には、センサはその中心軸が排気装置の当該取付部における軸芯の法平面上に位置するように取付けるのが好ましいが、周囲部品との干渉要件や排気装置内のガス流れ要件などによって、適宜、法平面から外して任意の軸相対角度にて取付けられる場合がある。例えば特許文献１（特開２０１４－２３８０９４号公報）には、排気浄化装置の入口側テーパ部（コーン部）にセンサ取付台座（取付ボス）を外表面に対して傾けて溶接固定し、センサが近接部品と干渉しないようにする取付方法が開示されている。溶接固定は、センサ取付台座をテーパ部に途中まで嵌め込んだ状態で、相貫線に全周隅肉溶接を施している。

しかしながら、上記構成においては、取付面と角度を持って隣接する面がセンサ取付台座へ近接しているような設置条件においては、全周溶接のための溶接トーチが隣接面と干渉して溶接が著しく困難になるという問題が生じる。詳しくは図５にて説明する。

図５は、基本的な円柱状のセンサ取付台座２０を、ワークに形成された略平面である第１表面２５上に載置して、取付面２４を第１表面２５に密着させた状態で、本体２１と第１表面２５とを隅肉溶接で固定する場合を想定した図である。センサ取付台座２０は、本体２１の一方（図上方）にセンサの取付面２２と、反対側（図の下方）に取付面２４とを有し、その間は側面２３で繋がれている。そして、第１表面２５に対して相対角度を持って隣接する第２表面２６がセンサ取付台座２０近傍に迫っている状態を示している。

このような位置関係で取付面２４（および側部２３）と第１表面２５とを全周隅肉溶接しようとしても、第２表面２６が邪魔となって領域βに溶接トーチが入らず、溶接が著しく困難となり生産性を悪化させてしまう。それを解決しようと、β領域を超えた位置にまで本体を延長させる形状が、図６のように想定される。

しかしながら、図６におけるセンサ取付台座３０は、本体部３１が延長し拡大したために、余肉部３４が発生する。余肉部３４はセンサ取付台座３０においてコスト上、重量上でムダとなってしまう。また、高温の排気ガスで加熱されるセンサ取付台座３０において、余肉部３４はヒートマスとなってしまい、センサ取付台座３０全体の熱容量と薄板である第１表面２５および第２表面２６部の熱容量との差が過大となってしまい、熱膨張差による溶接不具合を惹起する可能がある。

特開２０１４－２３８０９４号公報

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、センサ取付台座が排気装置の外表面に近接するような取付位置においても、確実に全周隅肉溶接を施せるようなセンサ取付台座を提供することにある。

上記課題に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果、センサ取付台座の取付面および側部を近接する外表面側にまで延長することで、上記要求に応えることができることを見出した。

具体的には、本発明に係るセンサ取付台座は、本体の片側にセンサの着座面と反対側に取付面とを有し、着座面と取付面との間を繋ぐ面である側面を有し、取付面が側面の領域にまで延長されていることを特徴とするものである。

そして、本体内に着座面と取付面とを連通する空洞部を形成し、空洞部が延長された領域にまで延在するようにすると良い。

上記のように、本発明継手においては、センサ取付台座が排気装置の外表面に近接するような取付位置においても、確実に全周隅肉溶接を施せる。

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明の第１の実施形態のセンサ取付台座を排気装置に取付けた状態の正面視である。 図１の状態のＣＬ面での断面図である。 本発明の第１の実施形態のセンサ取付台座のＣＬ面での断面図である。 本発明の第１の実施形態のセンサ取付台座の斜視図である。 従来のセンサ取付台座およびその取付状態の断面図である。 従来のセンサ取付台座およびその取付状態の変更仮想図である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るセンサ取付台座１を、排気装置２へ取付けた状態を示す。排気装置２は、具体的にはエキゾーストマニホールドの一部であり略鼓状の部位を構成するプレス製半体である。上流側部品と接続部２１にて気密に嵌合接続するとともに、下流側部品とも接続部２２にて気密に嵌合接続する（図示省略）。

また、中央にセンサ取付台座１を載置する略平面状の第１面３があり、その上流側に略テーパ（コーン）状の第１コーン部５が連続的に形成され、同じく下流側にも、略テーパ（コーン）状の第２コーン部６が連続的に形成されている。そして、第１コーン部２に、センサ取付台座１の一部を取付ける略平面状である第２面４が形成されている。すなわちセンサ取付台座１は、略平面状の第１面３および第２面４に亘って取付けられている。なお、中央のＣＬ線は、図示しないセンサ及びセンサ取付台座１の軸芯を示している。センサ取付台座１については後述する。

図２は、図１のセンサ中心軸ＣＬを含む紙面に垂直な平面で切断した図であり、センサ取付台座１の取付け状態を現す。センサ取付台座１と図示しないセンサが共有する軸芯ＣＬは、取付けられる略平面である第１面３に対して傾斜している。この傾斜は、センサと周辺部品との干渉を避ける目的と、センサ先端（図示せず）が排気部品内でより良く排気ガスを検知できるために設定されるものであり、試作段階において適宜チューニングされ決定される。

そして、センサ取付台座１は、第１面３の所定位置に載置された状態で、取付面１６周囲と第１面３および第２面４とが全周隅肉溶接７によって気密かつ強固に固定される。ここにおいて、センサ取付台座１は第２面４と近接しているが、側部にまで延長された取付面１６が第２面４の上にまで延在しているので、溶接トーチと干渉することなく全周隅肉溶接７を施工できる。そして、本体１１内に設けられた空洞１７も、第１面３および第２面４によって閉塞される。

図３と図４を用いて、本実施形態のセンサ取付台座１を説明する。センサ取付台座１は、金属製の本体１１の片側にセンサの着座面１８と、反対側に取付面１６とを有する。着座面１８はセンサと密着するために平面状である。なお、センサとのシールが嵌装孔１２内で完結される場合（所謂テーパシール形）には、必ずしもセンサ面と着座面１８とは密着しない場合もあるが、そのような形態をも包含して着座面とする。取付面１６は空洞部１７の周縁にあり、本実施形態においては側部１５ａ～ｃの端部が外側へ曲がったフランジ状の形状である。すなわち、フランジ状の環状縁部である取付面１６が、第１面３および第２面４になつくような形状に３次元的に形成されている。本実施形態においては、センサ取付台座１は鋳造製の素材に切削仕上加工を施して製造したが、素材形成においては、金属部材から削り出したりプレス加工や鍛造加工を援用しても良く、製法は任意である。

本体１１の着座面１８と取付面１６を繋ぐ面は側面１５ａ、１５ｂ、１５ｃである。そして本来側面があるべきもう１面の位置αには、取付面１６が延在している。すなわち、図４のセンサ取付台座１においては、図の下方にある取付面１６が、図の右上方まで延在して回り込む形状となっている。そして、図示しないセンサを嵌め込む嵌挿孔１２が取付面１６に開口するとともに、他方では空洞部１７と嵌挿孔１２とが開孔１４にて連通している。そしてセンサは、嵌挿孔１２の内面に刻設されたネジ部１３と螺合し固定される。

センサ取付台座１はこのような形状であるため、複数の取付面に対応でき、本実施形態においては、第１面３および第２面４になつくことができる。而して、センサ取付台座１に近接するような隣面が存在しても、溶接に支障のない位置にまで取付面１６を延在させることができ、溶接作業性を担保できる。また、取付面の延長に追従し空洞部１７も延在させられるので、熱容量や重量の増大を最小化でき、コストアップや熱歪による不具合を抑止できる。

以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱し範囲の変更があっても本発明に包含される。

１ センサ取付台座
２ 排気装置
３ 第１の面
４ 第２の面
５ 第１コーン部
６ 第２コーン部
７ 全周隅肉溶接部
１１ 本体
１２ 嵌挿孔
１３ ネジ部
１４ 開孔
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 側面
１６ 取付面
１７ 空洞部
１８ 着座面

Claims (2)

1. 本体の片側にセンサの着座面と反対側に取付面とを有し、
   前記着座面と前記取付面との間を繋ぐ面である側面を有し、
   前記取付面が前記側面の領域にまで延長されていることを特徴とするセンサ取付台座。
2. 前記本体内に前記着座面と前記取付面とを連通する空洞部が形成され、
   該空洞部が前記延長された領域にまで延在することを特徴とする請求項１に記載のセンサ取付台座。

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