JP4565763B2

JP4565763B2 - Sensor having ventilation structure

Info

Publication number: JP4565763B2
Application number: JP2001087089A
Authority: JP
Inventors: 戸川　　真; 聡石川
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2021-03-26
Also published as: JP2002286687A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車等の排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサ、又は温度センサなどのセンサの様に、通気構造を有するセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、混合ガス中から特定のガス成分の濃度を検出するガスセンサとして、ＨＣセンサやＮＯｘセンサ等、種々のものが知られている。この種のガスセンサの一つとして、例えば特開平９−５４０６３号公報に示される様な外気導入型の酸素センサがある。
【０００３】
前記酸素センサでは、外気を導入する通気孔を、センサの最上部に設けられたゴム製のシール部材の中央を軸方向に貫通するように形成するとともに、通気孔を硬質の撥水性フィルタ（水を通さずに通気を確保するフィルタ）で覆うことにより、通気性と防水性を保持している。
【０００４】
しかし、この様な硬質フィルタを通気孔全体にわたって配置した構成では、フィルタ全体の体積が大きいことから、その通気性を十分に確保することが困難であった。
そこで、例えば特許公開２０００−１９３６３２号公報では、図７に示す様に、シート状の撥水性フィルタ（通気フィルタ）Ｐ１を金属製の筒状部材（止め金具）Ｐ２にかぶせ、この状態で、通気フィルタＰ１及び止め金具Ｐ２をシール部材Ｐ３の通気孔Ｐ４に嵌挿することにより、通気性及び防水性を保持する技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した技術では、硬質の止め金具Ｐ２によって通気フィルタＰ１を保持する構成のために、通気フィルタＰ１が破損するおそれがあった。
例えば酸素センサが車体外などに露出している場合に、洗車時の高圧水や飛び石によって通気フィルタＰ１の周囲などに大きな力が加わったときには、通気フィルタＰ１自体はたわむことができるものの、それと直接に接触する止め金具Ｐ２は殆ど変形しないので、止め金具Ｐ２の開口端付近において、通気フィルタＰ１が破損するおそれがあった。
【０００６】
特に、止め金具Ｐ２の開口端の周囲では、通気フィルタＰ１はほぼ直角に折れ曲がっているために、通気フィルタＰ１に破損が生じ易いという問題があった。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、通気及び防水の可能なフィルタの破損を防止して、通気及び防水の優れた性能を確保できる通気構造を有するセンサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
（１）請求項１の発明は、センサの内部と外部とを連通する連通部に、通気を確保するための通気孔を形成した保持部材（例えばゴム製のシール部材）を配置するとともに、通気孔を覆うように通気性及び防水性を有するフィルタ（例えば通気フィルタ）を配置したセンサ（例えば酸素センサ）に関するものである。
【０００８】
本発明では、特に、通気孔に嵌め込む止め部材により、通気孔の内周面側と前記止め部材の外周面側との間にフィルタを挟んで固定する構成を有するとともに、止め部材を中実な弾性体から構成している。
従って、センサを例えば車両の排気管など取り付けた場合に、センサの露出部分（フィルタの近傍の部分など）に対して、例えば洗車時の高圧水がかかったり飛び石が当たって、瞬間的に大きな衝撃力が加わったときでも、弾性体が応力を吸収するので、フィルタに過度の力が加わることがない。また、従来の様に、フィルタが硬質の止め金具で直角に折れ曲がる構成ではないので、大きな力が加わっても、フィルタは破れ難い。これにより、フィルタの破損を防止できるので、フィルタの防水性が低下することがなく、よって、センサの耐久性が向上するという効果を奏する。
更に、本発明では、止め部材に、止め部材の外周面に沿って、止め部材の先端から後端に到る様に伸びる溝状の通気連通部（例えば軸方向と同方向に伸びる１又は複数の溝）を設けている。従って、フィルタ及び通気連通部を介して、センサ内部と外部との気体（ガス）の流通が可能である。
しかも、本発明では、中実な止め部材の外周面に沿ってのみ溝状の通気連通部（好ましくは複数の通気連通部）を設けており、止め部材の内部には（自身の材質による）芯があるので、例えばセンサの外側から加締めにより保持部材を固定した場合でも、通気連通部が潰されにくく、（軸中心に通気連通部を設けた場合と比べて）通気を確保し易いという利点がある。
【０００９】
（２）請求項２の発明では、止め部材の硬度は保持部材の硬度以上である。
従って、保持部材にゴム製部材を嵌め込む作業が容易であるという利点がある。
（３）請求項３の発明では、止め部材がゴム製部材である。
【００１０】
本発明は、止め部材を例示したものであり、本発明では、止め部材として弾性を有するゴム製部材を使用するので、従来の止め金具に比べて、外力を緩和する能力が高く、フィルタが破損し難いという効果がある。
（４）請求項４の発明では、ゴム製の止め部材のゴム硬度は、ＪＩＳ：Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータによる値（評価値）が７０〜８５の範囲である。
【００１１】
本発明では、ゴム硬度の前記評価値が７０以上（好ましくは７５以上）であるので、保持部材に止め部材をはめ込み易く、また、ゴム硬度の前記評価値が８５以下であるので、フィルタが破損し難いという効果がある。
尚、ＪＩＳ：Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータによる値（評価値）は、通常、国際ゴム硬さ（ＩＲＨＤ）の試験による評価値と一致する。
【００１４】
（５）請求項５の発明では、通気孔を覆うフィルタに面する止め部材の先端側には、通気連通部と連通する凹部を設けている。
このフィルタに面する凹部により、フィルタと止め部材の先端表面との間には空間ができるので、フィルタを介するセンサの内部と外部との通気を十分に確保することができる。
【００１５】
（６）請求項６の発明では、止め部材の外周面に沿って通気連通部を設けた場合には、通気孔を覆うフィルタに面する止め部材の先端側には、通気連通部と連通し中央部が凹んだすり鉢状の凹部を設けている。
従って、フィルタを通過した水蒸気がフィルタの内側面にて結露した場合でも、結露した水滴は、すり鉢状の凹部の底部に溜まるので、通気連通部を通ってセンサ内部に浸入しにくいという利点がある。
【００１６】
（７）請求項７の発明では、センサはガスセンサである。
本発明は、センサの種類を例示したものであり、ここでは、ガスの種類を検出したり、ガスの濃度を検出するガスセンサが挙げられる。
このガスセンサとしては、酸素の濃度を測定する酸素センサ、ＮＯXの濃度を測定するＮＯXセンサ、ＨＣの濃度を測定するＨＣセンサ、ＣＯの濃度を測定するＣＯセンサなどが挙げられる。
【００１７】
尚、ガスセンサ以外に、上述した通気構造を有するセンサとしては、例えば温度センサなどが挙げられる。
（８）請求項８の発明では、センサは、内燃機関の排気を浄化する触媒（例えば三元触媒）の下流側に配置される下流センサである。
【００１８】
つまり、いわゆる下流センサ（モニタセンサ）は、排気管の下流側に取り付けられて、車体の外部に露出しているので、上述した高圧水や飛び石の影響を受け易いが、本発明の下流センサでは、上述した通気構造を備えているので、フィルタが破損し難い等の効果を発揮でき、好適である。
【００１９】
尚、下流センサだけでなく、触媒の上流側に取り付けられる上流センサ（制御センサ）に、上述した通気構造を設けることにより、同様な効果を奏する。
（９）請求項９の発明では、センサが、検出素子と、検出素子を保持する主体金具と、検出素子の上端側に大気から隔離された基準ガス空間を形成する筒状部材と、筒状部材とともに基準ガス空間を形成する保持部材とを備えている。
【００２０】
本発明は、センサの構成を例示したものであり、このセンサとしては、例えば、ジルコニアを主成分とする固体電解質体からなり、酸素濃度を検出する検出素子を備えた酸素センサが挙げられる。
（１０）請求項１０の発明では、センサの後端側に連通部が設けられ、連通部に取り付けられた保持部材を介して、検出素子から伸びるリード線が外部に取り出される構成を備えている。
【００２１】
本発明は、センサの構成を例示したものであり、このセンサとしては、保持部材を介してリード線が伸びる例えば酸素センサが挙げられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の通気構造を有するセンサの実施の形態の例（実施例）について説明する。
（実施例１）
本実施例の通気構造を有するセンサは、例えば自動車の排気系に取り付けられて、検出ガス（排気ガス）中の酸素濃度を測定する酸素センサ（ガスセンサ）である。
【００２３】
具体的には、検出素子の大気側と測定ガス側の酸素濃度の違いに基づいて起電力を発生するタイプの酸素センサであり、そのため、検出素子の大気側（センサ内部）にセンサ外部より大気を導入するための通気構造を必要とするものである。
【００２４】
ａ）まず、本実施例の酸素センサの構成について、図１等に基づいて説明する。尚、図１は、酸素センサの全体構成を示す断面図である。
図１に示す様に、酸素センサ１は、先端が閉じた中空軸状の検出素子３と、検出素子３内に配置された軸状のセラミックヒータ５と、検出素子３を収容するケーシング７等から構成されている。
【００２５】
前記検出素子３は、ＺｒＯ₂を主成分とする固体電解質体からなり、その内側及び外側の表面に電極（図示せず）が形成されている。
前記ケーシング７は、金属製（ＪＩＳ：ＳＵＳ４３０）の主体金具９と金属製（ＪＩＳ：ＳＵＳ３０４）の外筒１１とを軸方向に接続した筒状の容器であり、その先端側には、プロテクタ１３が取り付けられ、その後端側（同図の上部）には、後に詳述する様に、保持部材（シール部材）１４等を備えた通気構造１５が形成されている。
【００２６】
このうち、主体金具９は、その外周面に、酸素センサ１を排気管１７に固定するためのネジ部１９を備えるとともに、その内部に、セラミックホルダ２１、２３及びセラミック粉末２５を収容し、検出素子３の先端側（同図の下部）を主体金具９から突出させた状態で保持している。
【００２７】
前記主体金具９の上部には、筒状部９ａが形成され、その筒状部９ａの内側に延出したフランジ部９ｂが、リング２７を介して、セラミックホルダ２１，２３及びセラミック粉末２５を上方から固定している。
また、前記主体金具９の筒状部ａの外側には、前記外筒１１が外嵌されており、この外筒１１の内側に、セラミックス製のセパレータ２９及び保持部材１４等が収容されている。
【００２８】
つまり、検出素子３やセラミックヒータ５からそれぞれ伸びる複数の端子金具３１は、セパレータ２９内部で各リード線３３と接続され、各リード線３３は、保持部材１４を貫いて外部に伸びている。
ｂ）次に、本実施例の要部である酸素センサ１の通気構造１５について、図２〜図４に基づいて説明する。
【００２９】
尚、図２は通気構造１５の断面を示し、図３はそれを分解して示し、図４は止め部材を示している。
まず、図２及び図３に示す様に、外筒１１の上部の開口部（連通部）１１ａには、円盤状のフッソゴム製（ゴム硬度７５）の保持部材（厚み６．０ｍｍ×外径φ１３．９ｍｍ）１４が内嵌されており、この保持部材１４は、外筒１１の外側から加締められることにより、気密性及び水密性を確保する様に、外筒１１一体に固定されている。尚、前記ゴム硬度の値は、ＪＩＳ：Ｋ６２５３のタイプＡデュロメータによる評価値（以下同様）である。
【００３０】
保持部材１４の軸中心には、センサ内部と外部とを連通する通気孔（内径４．０ｍｍ）３５が形成され、通気孔３５の周囲には、リード線３３が通されるリード線挿通孔３６が、リード線３３の本数に合わせて４箇所に設けられている。
前記保持部材１４の通気孔３５には、撥水性フィルタ（通気フィルタ）４１が、止め部材４３により、図２の下方より圧入された状態で固定されている。
【００３１】
この通気フィルタ４１は、通気性及び防水性を備えたシート状のフィルタが、通気孔３５の上部の開口端側を塞ぐ様に、即ちフィルタ面４１ａを上にして通気孔３５内部に配置されている。尚、通気フィルタ４１は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製のゴアテックス（商品名）により構成されている。
【００３２】
一方、止め部材４３は、図４に示す様に、保持部材１４よりゴム硬度が大きなフッソゴム製（ゴム硬度８０）の円筒状の部材であり、その軸中心には、止め部材４３を軸方向に貫く通気連通部（通気連通孔：直径１．５ｍｍ）４５が形成されている。
【００３３】
また、通気連通部４５の上部（図４（ｃ）の上方：止め部材の押圧方向である先端側）には、通気孔３５を覆う通気フィルタ４１との隙間を開けるために、軸中心ほど凹んだすり鉢状の凹部４７が形成されており、この凹部４７に前記通気連通部４５が開口している。
【００３４】
更に、止め部材４３の下部の外周には、止め部材４３自身を通気孔３５に嵌め込む際のストッパとして、外方向に環状に張り出す環状部４９が設けられている。
従って、上述した構成により、通気フィルタ４１は、通気孔３５の内周面と止め部材４３の外周面とに挟まれ、止め部材４３等のゴムの弾性により、通気孔３５を覆うようにして通気孔３５内にて固定されている。
【００３５】
ｃ）次に、上述した酸素センサ１の製造方法を簡単に説明する。
まず、図３に示す様に、止め部材４３の上部に、シート状の通気フィルタ４１をかぶせ、この状態で、止め部材４３を保持部材１４の通気孔３５に押し込む。
つまり、止め部材４３により通気フィルタ４１を通気孔３５内に圧入する。
【００３６】
これにより、保持部材１４、通気フィルタ４１、及び止め部材４３が一体になった通気ユニット５１が構成される。
次に、図２に示す様に、保持部材１４のリード線挿通孔３６に、各リード線３３を挿通させ、このリード線３３を挿通した通気ユニット５１を、外筒１１の開口部１１ａに内嵌する。
【００３７】
次に、外筒１１の外側より例えば４点加締め等の加締めを行うことにより、保持部材１４と外筒１１とを、気密性及び水密性を保って結合する。
ｄ）次に、本実施例の酸素センサ１の使用位置について、図５に基づいて説明する。
【００３８】
図５に示す様に、例えば自動車の内燃機関（エンジン）５１には、燃焼したガス（排気）を外部に排出するために排気管１７が接続されており、排気管１７の途中には、排気を浄化するために三元触媒５３が取り付けられている。
本実施例の酸素センサ１は、三元触媒５３の下流側に取り付けられる下流センサ（モニタセンサ）として使用されるものであり、三元触媒から排出される排気中の酸素濃度を検出し、その信号を電子制御装置（ＥＣＵ）５５に出力する。
【００３９】
従って、この酸素センサ１により検出された値が適切な範囲である場合には、三元触媒にて好適に排気の浄化が行われていることが分かる。
尚、本実施例の酸素センサ１と同様な構成の酸素センサ２を、三元触媒５３の上流側に取り付けて、いわゆる上流側センサ（制御センサ）として使用することもできる。この場合は、エンジン５１から排出された排気中の酸素濃度を検出し、その信号をＥＣＵ５５にて判断して、燃料供給量や吸気量等を調節することにより、好適な空燃比制御などを行うことができる。
【００４０】
ｅ）この様に、本実施例の酸素センサ１では、その通気構造１５として、保持部材１４の通気孔３５に、弾性体であるゴム製の止め部材４３により、通気フィルタ４１を圧入固定している。
従って、酸素センサ１を車両の排気管１７に取り付けた場合、通気構造１５近傍に、洗車時の高圧水がかかったり飛び石が当たって、瞬間的に大きな衝撃力が加わったときでも、ゴム製の止め部材４３がその応力を緩和するので、通気フィルタ４１は破れ難い。それにより、通気フィルタ４１の（気体のみを通す）通気性及び防水性を長く維持することができる。
【００４１】
また、止め部材４３のゴム硬度は適度に設定されているので、上述した衝撃力を緩和できるとともに、通気フィルタ４１を通気孔３５に容易に圧入できる。しかも、一旦圧入した後は、止め部材４３（従って通気フィルタ４１）自身が脱落することがなく、しかも、通気フィルタ４１の周囲に隙間ができることもない。
【００４２】
更に、止め部材４３の上部（通気フィルタ４１に面する先端側）には、すり鉢状の凹部４７が設けてあるので、通気フィルタ４１の通気を妨げることがない。
つまり、この凹部４７により、センサ内部側に十分な空間を確保して、通気面積を広くとることができる。
（実施例２）
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
【００４３】
本実施例は、止め部材の形状に特徴があり、その他の構成は前記実施例１と同様である。
図６に示す様に、本実施例の酸素センサにおいて、その保持部材の通気孔に、通気フィルタとともに嵌め込まれる止め部材６１は、フッソゴム製の略円柱状の部材である。
【００４４】
この止め部材６１の下部の外周には、止め部材６１自身を通気孔に嵌め込む際のストッパとして、外方向に環状に張り出す環状部６３が設けられている。
また、止め部材６１の外周には、その軸方向に沿って伸びる溝状の通気連通部６５が等間隔で４箇所に設けられている。
【００４５】
更に、通気連通部６５の上部（図４（ｃ）の上方：止め部材の押圧方向である先端側）には、通気孔を覆う通気フィルタとの隙間を開けるために、軸中心ほど凹んだすり鉢状の凹部６７が形成されており、この凹部６７に前記通気連通部６５が開口している。
【００４６】
上述した構成により、本実施例では、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、止め部材６１の軸中心は中実で芯があるので、周囲から加締めた場合でも、止め部材６１（従って通気連通部６５）が潰れ難いという効果がある。また、複数の通気連通部６５が形成されているので、一つが潰れた場合でも、通気性を確保できるという利点もある。
【００４７】
更に、本実施例では、通気連通部６５が止め部材６１の外周に沿って形成され且つ凹部６７の中央部が凹んだすり鉢状に形成されているので、通気フィルタの内側面が結露して、その水滴が落下した場合でも、水滴は凹部６７の底に溜まり、水分は周囲の通気連通部６５を通ってセンサ内部に浸入し難いという効果がある。
【００４８】
尚、本発明は前記実施例になんら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種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、前記実施例では、酸素センサを例に挙げたが、上述した通気構造を用いるものであれば、温度センサ等の各種のセンサに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の酸素センサを破断して示す説明図である。
【図２】実施例１の酸素センサの通気構造を拡大して示す断面図である。
【図３】実施例１の酸素センサの通気構造を示す分解斜視図である。
【図４】実施例１の止め部材を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】実施例１の酸素センサの使用方法を示す説明図である。
【図６】実施例２の止め部材を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図７】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１…酸素センサ
３…固体電解質体
１１…外筒
１４…保持部材
３５…通気孔
４１…通気フィルタ
４３、６１…止め部材
４５、６５…通気連通部
４７、６７…凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor having a ventilation structure such as an oxygen sensor for measuring an oxygen concentration in exhaust gas of an automobile or the like, or a sensor such as a temperature sensor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various sensors such as an HC sensor and a NOx sensor are known as gas sensors for detecting the concentration of a specific gas component from a mixed gas. As one of this type of gas sensor, there is an outside air introduction type oxygen sensor as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-54063.
[0003]
In the oxygen sensor, a vent hole for introducing outside air is formed so as to penetrate the center of a rubber seal member provided at the top of the sensor in the axial direction, and the vent hole is formed of a hard water repellent filter (water By covering with a filter that ensures ventilation without passing through, it maintains breathability and waterproofness.
[0004]
However, in the configuration in which such a hard filter is arranged over the entire ventilation hole, it is difficult to sufficiently ensure the air permeability because the volume of the entire filter is large.
Therefore, for example, in Japanese Patent Publication No. 2000-193632, as shown in FIG. 7, a sheet-like water-repellent filter (breathing filter) P1 is placed on a metal tubular member (fastener) P2, and in this state, ventilation There has been proposed a technique for maintaining air permeability and waterproofness by fitting the filter P1 and the stopper P2 into the air hole P4 of the seal member P3.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described technique, the ventilation filter P1 may be damaged due to the configuration in which the ventilation filter P1 is held by the hard stopper P2.
For example, when the oxygen sensor is exposed outside the vehicle body and a large force is applied to the surroundings of the ventilation filter P1 by high-pressure water or stepping stones at the time of washing, the ventilation filter P1 itself can bend, but directly with it. Since the stopper P2 in contact with the metal plate hardly deforms, the ventilation filter P1 may be damaged in the vicinity of the opening end of the stopper P2.
[0006]
In particular, there is a problem that the ventilation filter P1 is easily damaged because the ventilation filter P1 is bent at a substantially right angle around the opening end of the stopper P2.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sensor having a ventilation structure that prevents damage to a filter that allows ventilation and waterproofing and ensures excellent performance of ventilation and waterproofing. Is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
(1) According to the first aspect of the present invention, a holding member (for example, a rubber seal member) in which a ventilation hole for ensuring ventilation is disposed is disposed in a communication portion that communicates the inside and the outside of the sensor. The present invention relates to a sensor (for example, an oxygen sensor) in which a filter (for example, a ventilation filter) having air permeability and waterproofness is disposed so as to cover the pores.
[0008]
In the present invention, in particular, the stop member is fitted to the ventilation hole, and having a structure for fixing across the filter between the outer peripheral surface of the stop member and the inner peripheral surface side of the vent hole, the middle of the stop member real It consists of a flexible elastic body.
Therefore, when the sensor is installed, for example, in an exhaust pipe of a vehicle, the exposed portion of the sensor (such as a portion in the vicinity of the filter) may be subjected to, for example, high-pressure water at the time of washing, Even when force is applied, the elastic body absorbs stress, so that excessive force is not applied to the filter. In addition, since the filter is not configured to be bent at a right angle by a hard metal fitting as in the prior art, even if a large force is applied, the filter is hardly broken. As a result, the filter can be prevented from being damaged, so that the waterproofness of the filter is not lowered, and the durability of the sensor is improved.
Furthermore, in the present invention, the stop member is provided with a groove-shaped ventilation communication portion (for example, one or more extending in the same direction as the axial direction) extending from the front end to the rear end of the stop member along the outer peripheral surface of the stop member. Groove). Therefore, gas (gas) can be circulated between the inside and outside of the sensor via the filter and the ventilation communication portion.
Moreover, in the present invention, a groove-like ventilation communication portion (preferably a plurality of ventilation communication portions) is provided only along the outer peripheral surface of the solid stop member, and the stop member has an inside (depending on its own material). Since there is a core, for example, even when the holding member is fixed by caulking from the outside of the sensor, the ventilation communication part is not easily crushed, and it is easy to ensure ventilation (compared to the case where the ventilation communication part is provided at the shaft center). There are advantages.
[0009]
(2) In the invention of claim 2, the hardness of the stop member is equal to or higher than the hardness of the holding member.
Therefore, there is an advantage that the operation of fitting the rubber member into the holding member is easy.
(3) In the invention of claim 3, the stop member is a rubber member.
[0010]
The present invention exemplifies a stopper member. In the present invention, since a rubber member having elasticity is used as the stopper member, the ability to relax external force is higher than that of a conventional fastener, and the filter is damaged. There is an effect that it is difficult.
(4) In the invention of claim 4, the rubber hardness of the rubber stopper is such that the value (evaluation value) according to JIS: K6253 type A durometer is 70 to 85.
[0011]
In the present invention, since the evaluation value of the rubber hardness is 70 or more (preferably 75 or more), it is easy to fit the holding member into the holding member, and the evaluation value of the rubber hardness is 85 or less, so that the filter is broken. There is an effect that it is difficult.
In addition, the value (evaluation value) by the type A durometer of JIS: K6253 usually coincides with the evaluation value by the international rubber hardness (IRHD) test.
[0014]
( 5 ) In the invention of claim 5 , a recess communicating with the ventilation communicating portion is provided on the distal end side of the stopper member facing the filter covering the ventilation hole.
Due to the concave portion facing the filter, a space is formed between the filter and the front end surface of the stopper member, so that sufficient ventilation can be secured between the inside and outside of the sensor via the filter.
[0015]
( 6 ) In the invention of claim 6 , when the ventilation communication portion is provided along the outer peripheral surface of the stopper member, the distal end side of the stopper member facing the filter covering the ventilation hole is communicated with the ventilation communication portion. A mortar-shaped recess having a recessed central portion is provided.
Therefore, even when the water vapor that has passed through the filter is condensed on the inner side surface of the filter, the condensed water droplets are accumulated at the bottom of the mortar-shaped recess, so that there is an advantage that it is difficult to enter the sensor through the ventilation communicating portion. .
[0016]
( 7 ) In the invention of claim 7 , the sensor is a gas sensor.
The present invention exemplifies the types of sensors, and examples thereof include a gas sensor that detects the type of gas or the concentration of gas.
Examples of the gas sensor include an oxygen sensor that measures the concentration of oxygen, a NOx sensor that measures the concentration of NOx, an HC sensor that measures the concentration of HC, and a CO sensor that measures the concentration of CO.
[0017]
In addition to the gas sensor, examples of the sensor having the above-described ventilation structure include a temperature sensor.
( 8 ) In the invention of claim 8 , the sensor is a downstream sensor disposed on the downstream side of a catalyst (for example, a three-way catalyst) for purifying the exhaust gas of the internal combustion engine.
[0018]
In other words, the so-called downstream sensor (monitor sensor) is attached to the downstream side of the exhaust pipe and is exposed to the outside of the vehicle body, so that it is easily affected by the above-described high-pressure water and stepping stones. Since the above-described ventilation structure is provided, it is possible to exhibit an effect such that the filter is hardly damaged, which is preferable.
[0019]
The same effect can be achieved by providing the above-described ventilation structure not only in the downstream sensor but also in the upstream sensor (control sensor) attached to the upstream side of the catalyst.
( 9 ) In the invention of claim 9 , the sensor includes a detection element, a metal shell that holds the detection element, a cylindrical member that forms a reference gas space isolated from the atmosphere on the upper end side of the detection element, and a cylindrical shape And a holding member that forms a reference gas space together with the member.
[0020]
The present invention exemplifies the configuration of the sensor. Examples of the sensor include an oxygen sensor that includes a solid electrolyte body mainly composed of zirconia and includes a detection element that detects an oxygen concentration.
( 10 ) In the invention of claim 10, a communication portion is provided on the rear end side of the sensor, and a lead wire extending from the detection element is taken out through a holding member attached to the communication portion. .
[0021]
The present invention exemplifies the configuration of a sensor, and examples of the sensor include an oxygen sensor in which a lead wire extends through a holding member.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example (example) of an embodiment of a sensor having a ventilation structure of the present invention will be described.
Example 1
The sensor having the ventilation structure of the present embodiment is an oxygen sensor (gas sensor) that is attached to an exhaust system of an automobile and measures an oxygen concentration in a detection gas (exhaust gas), for example.
[0023]
Specifically, it is an oxygen sensor of a type that generates an electromotive force based on the difference in oxygen concentration between the atmosphere side of the detection element and the measurement gas side, and therefore, the atmosphere from the outside of the sensor to the atmosphere side (inside the sensor) of the detection element. The ventilation structure for introducing the is required.
[0024]
a) First, the configuration of the oxygen sensor of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the oxygen sensor.
As shown in FIG. 1, the oxygen sensor 1 includes a hollow shaft-shaped detection element 3 with a closed tip, a shaft-shaped ceramic heater 5 disposed in the detection element 3, a casing 7 that houses the detection element 3, and the like. It is composed of
[0025]
The detection element 3 is made of a solid electrolyte body mainly composed of ZrO ₂ , and electrodes (not shown) are formed on the inner and outer surfaces thereof.
The casing 7 is a cylindrical container in which a metal (JIS: SUS430) metal shell 9 and a metal (JIS: SUS304) outer cylinder 11 are connected in the axial direction. As will be described in detail later, a ventilation structure 15 having a holding member (seal member) 14 and the like is formed on the rear end side (upper part of the figure).
[0026]
Among these, the metal shell 9 includes a screw portion 19 for fixing the oxygen sensor 1 to the exhaust pipe 17 on the outer peripheral surface thereof, and houses ceramic holders 21 and 23 and ceramic powder 25 therein, and detects them. The tip side of the element 3 (lower part in the figure) is held in a state of protruding from the metal shell 9.
[0027]
A cylindrical part 9 a is formed on the upper part of the metal shell 9, and a flange part 9 b extending inside the cylindrical part 9 a passes the ceramic holders 21, 23 and the ceramic powder 25 through the ring 27. It is fixed from.
The outer cylinder 11 is fitted on the outer side of the cylindrical portion a of the metal shell 9, and a ceramic separator 29, a holding member 14 and the like are accommodated inside the outer cylinder 11. .
[0028]
That is, the plurality of terminal fittings 31 extending from the detection element 3 and the ceramic heater 5 are connected to the lead wires 33 inside the separator 29, and the lead wires 33 extend through the holding member 14 to the outside.
b) Next, the ventilation structure 15 of the oxygen sensor 1, which is a main part of the present embodiment, will be described with reference to FIGS.
[0029]
2 shows a cross section of the ventilation structure 15, FIG. 3 shows an exploded view thereof, and FIG. 4 shows a stopper member.
First, as shown in FIGS. 2 and 3, a holding member (thickness 6.0 mm × outer diameter φ13) made of a disc-shaped fluoro rubber (rubber hardness 75) is provided in the opening (communication portion) 11 a at the upper portion of the outer cylinder 11. .9 mm) 14 is fitted inside, and the holding member 14 is fixed integrally with the outer cylinder 11 so as to ensure airtightness and watertightness by being crimped from the outside of the outer cylinder 11. The value of the rubber hardness is an evaluation value (hereinafter the same) by a type A durometer of JIS: K6253.
[0030]
A vent hole (inner diameter 4.0 mm) 35 that communicates the inside and outside of the sensor is formed at the axial center of the holding member 14, and a lead wire insertion hole 36 through which the lead wire 33 is passed around the vent hole 35. Are provided at four locations according to the number of the lead wires 33.
A water repellent filter (aeration filter) 41 is fixed to the ventilation hole 35 of the holding member 14 by a stopper member 43 in a state of being press-fitted from below in FIG.
[0031]
The ventilation filter 41 is disposed in the ventilation hole 35 so that a sheet-like filter having air permeability and waterproofness closes the opening end side of the upper part of the ventilation hole 35, that is, with the filter surface 41 a facing up. Yes. The ventilation filter 41 is made of, for example, Gore-Tex (trade name) made of PTFE (polytetrafluoroethylene).
[0032]
On the other hand, as shown in FIG. 4, the stopper member 43 is a cylindrical member made of fluoro rubber (rubber hardness 80) whose rubber hardness is larger than that of the holding member 14, and the stopper member 43 is arranged in the axial direction at the axial center. A penetrating vent communicating portion (vent vent communicating hole: diameter 1.5 mm) 45 is formed.
[0033]
Further, the upper part of the ventilation communication part 45 (above FIG. 4C: the tip side in the pressing direction of the stopper member) is recessed toward the center of the axis so as to open a gap with the ventilation filter 41 covering the ventilation hole 35. A mortar-shaped concave portion 47 is formed, and the vent communication portion 45 is opened in the concave portion 47.
[0034]
Further, an annular portion 49 is provided on the outer periphery of the lower portion of the stopper member 43 as a stopper when the stopper member 43 itself is fitted into the vent hole 35.
Therefore, with the configuration described above, the ventilation filter 41 is sandwiched between the inner peripheral surface of the vent hole 35 and the outer peripheral surface of the stopper member 43, and passes through the vent hole 35 by the elasticity of the rubber of the stopper member 43 and the like. It is fixed in the pores 35.
[0035]
c) Next, a method for manufacturing the above-described oxygen sensor 1 will be briefly described.
First, as shown in FIG. 3, the sheet-like ventilation filter 41 is placed on the upper portion of the stopper member 43, and in this state, the stopper member 43 is pushed into the ventilation hole 35 of the holding member 14.
That is, the ventilation filter 41 is press-fitted into the ventilation hole 35 by the stop member 43.
[0036]
As a result, a ventilation unit 51 in which the holding member 14, the ventilation filter 41, and the stop member 43 are integrated is configured.
Next, as shown in FIG. 2, each lead wire 33 is inserted into the lead wire insertion hole 36 of the holding member 14, and the ventilation unit 51 inserted through the lead wire 33 is inserted into the opening 11 a of the outer cylinder 11. Fit.
[0037]
Next, the holding member 14 and the outer cylinder 11 are joined while maintaining airtightness and watertightness by performing caulking such as four-point caulking from the outside of the outer cylinder 11.
d) Next, the use position of the oxygen sensor 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0038]
As shown in FIG. 5, for example, an exhaust pipe 17 is connected to an internal combustion engine (engine) 51 of an automobile in order to exhaust burned gas (exhaust gas) to the outside. In order to purify the catalyst, a three-way catalyst 53 is attached.
The oxygen sensor 1 of this embodiment is used as a downstream sensor (monitor sensor) attached to the downstream side of the three-way catalyst 53, detects the oxygen concentration in the exhaust discharged from the three-way catalyst, and The signal is output to an electronic control unit (ECU) 55.
[0039]
Therefore, when the value detected by the oxygen sensor 1 is within an appropriate range, it can be seen that the exhaust gas is suitably purified by the three-way catalyst.
The oxygen sensor 2 having the same configuration as the oxygen sensor 1 of the present embodiment can be attached to the upstream side of the three-way catalyst 53 and used as a so-called upstream sensor (control sensor). In this case, the oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the engine 51 is detected, and the ECU 55 determines the signal and adjusts the fuel supply amount, the intake air amount, etc., thereby performing suitable air-fuel ratio control and the like. be able to.
[0040]
e) As described above, in the oxygen sensor 1 of the present embodiment, the ventilation filter 41 is press-fitted and fixed to the ventilation hole 35 of the holding member 14 by the rubber stopper member 43 that is an elastic body as the ventilation structure 15. Yes.
Therefore, when the oxygen sensor 1 is attached to the exhaust pipe 17 of the vehicle, even when a large impact force is momentarily applied to the vicinity of the ventilation structure 15 due to high-pressure water at the time of washing or a stepping stone hit, Since the stop member 43 relieves the stress, the ventilation filter 41 is hardly broken. Thereby, the breathability and waterproofness of the ventilation filter 41 (passing only gas) can be maintained for a long time.
[0041]
Further, since the rubber hardness of the stopper member 43 is set appropriately, the above-described impact force can be reduced and the ventilation filter 41 can be easily press-fitted into the ventilation hole 35. In addition, once press-fitted, the stop member 43 (and hence the ventilation filter 41) itself does not fall off, and there is no gap around the ventilation filter 41.
[0042]
Furthermore, since the mortar-shaped recess 47 is provided on the upper portion of the stopper member 43 (the tip side facing the ventilation filter 41), the ventilation of the ventilation filter 41 is not hindered.
That is, the concave portion 47 can secure a sufficient space on the inner side of the sensor and increase the ventilation area.
(Example 2)
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same parts as the first embodiment will be omitted.
[0043]
The present embodiment is characterized by the shape of the stopper member, and other configurations are the same as those of the first embodiment.
As shown in FIG. 6, in the oxygen sensor of this embodiment, the stop member 61 fitted together with the ventilation filter in the ventilation hole of the holding member is a substantially cylindrical member made of fluoro rubber.
[0044]
On the outer periphery of the lower portion of the stopper member 61, an annular portion 63 is provided that projects outwardly in an annular shape as a stopper when the stopper member 61 itself is fitted into the vent hole.
Further, on the outer periphery of the stop member 61, groove-like ventilation communication portions 65 extending along the axial direction are provided at four locations at equal intervals.
[0045]
Furthermore, in the upper part of the ventilation communication part 65 (above FIG. 4C: the tip side in the pressing direction of the stopper member), a mortar that is recessed toward the center of the shaft in order to open a gap with the ventilation filter that covers the ventilation hole. A concave portion 67 is formed, and the vent communication portion 65 is opened in the concave portion 67.
[0046]
With the above-described configuration, the present embodiment has the same effects as the first embodiment, and the center of the shaft of the stop member 61 is solid and has a core. Therefore, even when caulked from the periphery, the stop member 61 (accordingly) There is an effect that the ventilation communication portion 65) is not easily crushed. In addition, since the plurality of ventilation communication portions 65 are formed, there is an advantage that even if one of them is crushed, the air permeability can be ensured.
[0047]
Furthermore, in the present embodiment, the ventilation communication portion 65 is formed along the outer periphery of the stop member 61 and the central portion of the recess 67 is formed in a mortar shape, so that the inner side surface of the ventilation filter is condensed. Even when the water droplet falls, the water droplet is accumulated at the bottom of the concave portion 67, and there is an effect that it is difficult for water to enter the sensor through the surrounding vent communication portion 65.
[0048]
In addition, this invention is not limited to the said Example at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from the summary of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the oxygen sensor is taken as an example. However, as long as the above-described ventilation structure is used, the present invention can be applied to various sensors such as a temperature sensor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a broken oxygen sensor of Example 1. FIG.
2 is an enlarged cross-sectional view of the oxygen sensor ventilation structure of Example 1. FIG.
3 is an exploded perspective view showing a ventilation structure of the oxygen sensor according to Embodiment 1. FIG.
4A and 4B show a stopper member according to Embodiment 1, wherein FIG. 4A is a perspective view thereof, FIG. 4B is a plan view thereof, and FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing how to use the oxygen sensor of Example 1.
6A and 6B show a stopper member of Example 2, wherein FIG. 6A is a perspective view thereof, FIG. 6B is a plan view thereof, and FIG. 6C is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxygen sensor 3 ... Solid electrolyte body 11 ... Outer cylinder 14 ... Holding member 35 ... Vent hole 41 ... Vent filter 43, 61 ... Stopping member 45, 65 ... Vent communication part 47, 67 ... Recessed part

Claims

A sensor in which a holding member formed with a vent hole for ensuring ventilation is disposed in a communicating portion that communicates the inside and outside of the sensor, and a filter having air permeability and waterproofness is disposed so as to cover the vent hole. In
While having a configuration in which the filter is sandwiched and fixed between the inner peripheral surface side of the vent hole and the outer peripheral surface side of the stop member by the stop member fitted into the vent hole,
The stop member is composed of a solid elastic body ,
The sensor having a ventilation structure , wherein the stopper member is provided with a groove-like ventilation communication portion for securing the ventilation along an outer peripheral surface of the stopper member .

The sensor having a ventilation structure according to claim 1, wherein the hardness of the stopper member is equal to or higher than the hardness of the holding member.

The sensor having a ventilation structure according to claim 1 or 2, wherein the stopper member is a rubber member.

The sensor having a ventilation structure according to claim 2, wherein the rubber hardness of the rubber stopper is a value in a range of 70 to 85 according to a type A durometer of JIS: K6253.

On the distal end side of the stop member facing the filter covering the vent, the vent structure according to any one of the claims 1-4, characterized in that said a recess communicating with the vent communicating portion Having a sensor.

In the case where a ventilation communication portion for securing the ventilation is provided along the outer peripheral surface of the stopper member, the ventilation communication portion communicates with the distal end side of the stopper member facing the filter covering the ventilation hole. 6. A sensor having a ventilation structure according to claim 5 , wherein a mortar-shaped recess having a recessed central portion is provided.

Sensor wherein the sensor, having a breathable structure according to any one of previous claims 1-6, characterized in that the gas sensor.

8. The sensor having a ventilation structure according to claim 7 , wherein the sensor is a downstream sensor disposed on a downstream side of a catalyst for purifying exhaust gas of an internal combustion engine.

The sensor includes a detection element, a metal shell that holds the detection element, a cylindrical member that forms a reference gas space isolated from the atmosphere on the upper end side of the detection element, and the reference gas together with the cylindrical member The sensor having a ventilation structure according to claim 7 or 8 , further comprising the holding member that forms a space.

The communication portion is provided on the rear end side of the sensor, and a lead wire extending from the detection element is taken out to the outside through the holding member attached to the communication portion. A sensor having the ventilation structure according to claim 9 .