JP5524898B2 - Gas sensor - Google Patents
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Description
本発明は、検出対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を検出するための検出素子を備えるガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor including a detection element for detecting the concentration of a specific gas contained in a detection target gas.
自動車エンジンなどの内燃機関の排気通路に取り付けられ、排気ガス中の特定ガス(例えばNOx(窒素酸化物)や酸素)の濃度に応じて出力が変化する検出素子を備えたガスセンサが知られている。検出素子は、固体電解質体に一対の電極を設けたセルを少なくとも1つ以上有する構成をなし、特定ガスの濃度に応じてセルから出力される出力信号に基づき特定ガスの濃度を測定する。 2. Description of the Related Art A gas sensor is known that includes a detection element that is attached to an exhaust passage of an internal combustion engine such as an automobile engine and whose output changes according to the concentration of a specific gas (for example, NOx (nitrogen oxide) or oxygen) in the exhaust gas. . The detection element has a configuration including at least one cell in which a pair of electrodes is provided on a solid electrolyte body, and measures the concentration of the specific gas based on an output signal output from the cell according to the concentration of the specific gas.
この検出素子は、ガスセンサを排気管に取り付けるための主体金具に径方向周囲を取り囲まれて保持される。また、検出素子の後端部側は主体金具よりも後方に突出され、主体金具の後端側に取り付けられる外筒によって取り囲まれる。検出素子の後端部には、出力を取り出すための複数の電極が設けられており、電極には、検出素子と外部回路とを電気的に接続する複数のリード線のそれぞれに設けられた端子金具が接続される。外筒内にはさらに、絶縁セラミックからなるセパレータが配置される。端子金具はセパレータの内部に収容され、互いに非接触の状態に維持される。 The detection element is held by being surrounded by a metal shell for attaching the gas sensor to the exhaust pipe in the radial direction. Further, the rear end portion side of the detection element protrudes rearward from the metal shell, and is surrounded by an outer cylinder attached to the rear end side of the metal shell. A plurality of electrodes for taking out the output are provided at the rear end of the detection element, and terminals provided on each of a plurality of lead wires that electrically connect the detection element and an external circuit. The bracket is connected. A separator made of an insulating ceramic is further disposed in the outer cylinder. The terminal fittings are housed inside the separator and are maintained in a non-contact state.
セパレータ(端子金具保持部材)と外筒との間には、自身の内部にセパレータを保持する筒状の保持部材(保持部材用支持部材)が配置される。この保持部材には、セパレータの外側面を取り囲む筒状の周壁部(筒状板壁部)から径方向内部へ向けて突出する複数の突片(バネ片)が設けられている。突片は、周壁部を、側方から見て一辺(上辺)を残す矩形に切り欠き、対辺側を径方向内部へ押し込むことによって、板状に形成される。セパレータの外側面には突片の先端部が当接した状態となり、セパレータは突片によって周壁部内で弾性的に支持される(例えば特許文献1参照)。 Between the separator (terminal metal fitting holding member) and the outer cylinder, a cylindrical holding member (holding member support member) that holds the separator inside is disposed. The holding member is provided with a plurality of projecting pieces (spring pieces) projecting radially inward from a cylindrical peripheral wall portion (cylindrical plate wall portion) surrounding the outer surface of the separator. The projecting piece is formed in a plate shape by cutting out the peripheral wall portion into a rectangle that leaves one side (upper side) when viewed from the side and pushing the opposite side into the radial direction. The outer surface of the separator comes into contact with the tip of the projecting piece, and the separator is elastically supported by the projecting piece within the peripheral wall (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、保持部材の突片は、上記のように矩形の板状であるので先端部が直線形状をなしており、円筒状のセパレータの外側面に対し、直線と曲線との一点による接触で、セパレータを保持する。このため、エンジンの駆動に伴う振動等によってセパレータが保持部材内で移動しようとした際に、一部の突片の先端部とセパレータの外側面との接触点に応力が集中し、一部の突片が擦れて摩耗する虞があった。すると、セパレータと一部の突片とに間隙が設けられてしまい、セパレータが保持部材内で移動してしまう虞がある。その結果、セパレータ内に配置されるガスセンサ素子の電極と端子金具との電気的接続の信頼性が低下する虞がある。 However, since the protruding piece of the holding member is a rectangular plate shape as described above, the tip portion has a linear shape, and the outer surface of the cylindrical separator is in contact with one point of a straight line and a curved line, Hold the separator. For this reason, when the separator tries to move in the holding member due to vibration or the like accompanying the driving of the engine, stress concentrates on the contact point between the tip of some protruding pieces and the outer surface of the separator, There was a possibility that the projecting piece was rubbed and worn. As a result, a gap is provided between the separator and some of the projecting pieces, and the separator may move within the holding member. As a result, the reliability of the electrical connection between the electrode of the gas sensor element disposed in the separator and the terminal fitting may be reduced.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、保持部材の突片の耐磨耗性を向上させて、保持部材によるセパレータの保持の確実性を高めることで、ガスセンサ素子の電極と端子金具との電気的接続の信頼性を維持することができるガスセンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and improves the wear resistance of the protrusion of the holding member and improves the certainty of holding the separator by the holding member. It is an object of the present invention to provide a gas sensor that can maintain the reliability of electrical connection between the terminal and the metal fitting.
本発明の実施態様によれば、軸線方向に延び、特定ガスの濃度を検出するための検出素子と、前記検出素子の径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、前記主体金具の後端側に取り付けられた筒状の外筒と、絶縁セラミックからなる円筒状に形成され、前記外筒内に配置されて、自身の内部に前記検出素子との電気的な接続を行う複数の端子金具を収容するセパレータと、前記外筒と前記セパレータとの間隙に配置され、自身の内部に前記セパレータを保持する筒状の保持部材であって、前記セパレータの外側面を取り囲む筒状の周壁部と、前記周壁部から径方向内部へ向けて板状に突出し、先端部が前記セパレータの前記外側面に当接し、前記セパレータを前記周壁部内で弾性的に支持する複数の第1突片と、を有する保持部材と、を備えるガスセンサにおいて、後端側から軸線方向に沿って見たときに、前記第1突片の先端部は、前記セパレータの外側面に沿う円弧形状を有するガスセンサが提供される。 According to an embodiment of the present invention, a detection element that extends in the axial direction and detects the concentration of a specific gas, a metal shell that surrounds and holds the periphery of the detection element in the radial direction, and a rear end side of the metal metal fitting And a plurality of terminal fittings that are formed in a cylindrical shape made of an insulating ceramic and are arranged in the outer cylinder to make electrical connection with the detection element. A separator to be housed, a cylindrical holding member that is disposed in a gap between the outer cylinder and the separator and holds the separator inside itself, and a cylindrical peripheral wall portion surrounding the outer surface of the separator; A plurality of first projecting pieces that project in a plate shape from the peripheral wall portion toward the inside in a radial direction, a tip end portion abuts on the outer surface of the separator, and elastically supports the separator in the peripheral wall portion. A holding member; In obtaining the gas sensor, when viewed in the axial direction from the rear end side, the tip portion of the first projecting piece is a gas sensor having an arc shape along the outer surface of the separator is provided.
本実施態様のガスセンサは、第1突片の先端部がセパレータの外側面に沿う円弧形状をなすので、第1突片がセパレータの外側面に当接すると、外側面との接触範囲を周方向に広く確保することができる。このため、エンジンの駆動に伴う振動等によってセパレータが保持部材内で移動しようとした際に、一部の第1突片の先端部にかかる応力が接触範囲に分散され、セパレータの外側面との間で生じる第1突片の摩耗が抑制することができる。 In the gas sensor of this embodiment, the tip of the first projecting piece has an arc shape along the outer surface of the separator. Therefore, when the first projecting piece contacts the outer surface of the separator, the contact range with the outer surface is set in the circumferential direction. Can be widely secured. For this reason, when the separator is about to move in the holding member due to vibration or the like accompanying the driving of the engine, the stress applied to the tip portion of some of the first projecting pieces is dispersed in the contact range, It is possible to suppress the wear of the first projecting piece occurring between the two.
さらに、第1突片の先端部がセパレータの外側面に沿う円弧形状をなすので、円筒状のセパレータを保持金具内に挿入、保持する際に、セパレータを周壁部内で求心させることができる。その結果、一部の第1突片の先端部に集中的に応力がかかることなく、複数の第1突片の先端部にかかる応力が略均一となり、セパレータの外側面との間で生じる第1突片の摩耗を長期的にも抑制することができる。 Furthermore, since the tip of the first projecting piece has an arc shape along the outer surface of the separator, the separator can be centered in the peripheral wall when the cylindrical separator is inserted and held in the holding fitting. As a result, the stress applied to the front end portions of the plurality of first projecting pieces is substantially uniform without stress being concentrated on the front end portions of some of the first projecting pieces, and the stress generated between the first projecting pieces and the outer surface of the separator. The wear of one protrusion can be suppressed for a long term.
よって、保持部材は、セパレータを長期にわたって確実に保持することができ、その結果、セパレータ内に配置されるガスセンサ素子の電極と端子金具との電気的接続の信頼性を維持することができる。 Therefore, the holding member can reliably hold the separator for a long period of time, and as a result, the reliability of the electrical connection between the electrode of the gas sensor element disposed in the separator and the terminal fitting can be maintained.
本実施態様において、前記保持部材を後端側から軸線方向に沿って見たときに、前記第1突片の先端部がなす円弧形状の曲率半径が、前記セパレータの前記外側面の半径と同じもしくはそれよりも大きくてもよい。第1突片の先端部の形状において、その曲率半径がセパレータの外側面の半径と同じか、もしくはそれよりも大きな円弧形状であれば、セパレータを保持した際のセパレータの外側面との接触を、円弧の弧の部分において行うことができる。すなわち、従来の直線と曲線との一点による接触の場合よりも接触範囲を周方向に広く確保できる。よって、セパレータの保持において第1突片の先端部にかかる応力を分散でき、第1突片の摩耗を抑制できるので、保持部材は、セパレータを長期にわたって確実に保持することができる。 In this embodiment, when the holding member is viewed from the rear end side along the axial direction, the radius of curvature of the arc shape formed by the tip of the first protrusion is the same as the radius of the outer surface of the separator. Or it may be larger. If the radius of curvature of the tip of the first protrusion is the same as or larger than the radius of the outer surface of the separator, contact with the outer surface of the separator when the separator is held This can be done in the arc part of the arc. That is, it is possible to ensure a wider contact range in the circumferential direction than in the case of contact with a single point between a conventional straight line and a curved line. Therefore, since the stress applied to the tip of the first protruding piece can be dispersed in holding the separator and the wear of the first protruding piece can be suppressed, the holding member can reliably hold the separator for a long period of time.
本実施態様において、前記保持部材を後端側から軸線方向に沿って見たときに、前記第1突片の先端部がなす円弧形状の曲率半径が、前記セパレータの前記外側面の半径よりも小さくてもよい。第1突片の先端部の形状において、その曲率半径がセパレータの外側面の半径よりも小さな円弧形状の場合、セパレータを保持した際のセパレータの外側面との接触を、円弧の両端の2点において行うことができる。すなわち、従来の直線と曲線との一点による接触の場合よりも接触部位を周方向に多く確保できる。よって、セパレータの保持において第1突片の先端部にかかる応力を分散でき、第1突片の摩耗を抑制できるので、保持部材は、セパレータを長期にわたって確実に保持することができる。 In this embodiment, when the holding member is viewed from the rear end side along the axial direction, the arc-shaped curvature radius formed by the tip portion of the first protrusion is larger than the radius of the outer surface of the separator. It may be small. In the shape of the tip of the first protrusion, when the radius of curvature is smaller than the radius of the outer surface of the separator, contact with the outer surface of the separator when holding the separator is made at two points on both ends of the arc. Can be done. That is, it is possible to secure a larger number of contact portions in the circumferential direction than in the case of contact with a single point between a conventional straight line and a curved line. Therefore, since the stress applied to the tip of the first protruding piece can be dispersed in holding the separator and the wear of the first protruding piece can be suppressed, the holding member can reliably hold the separator for a long period of time.
本実施態様において、前記保持部材は、前記第1突片とは軸線方向の異なる位置にて、前記周壁部から内部へ向けて板状に突出するとともに、先端部が前記セパレータの前記外側面に当接して前記セパレータを前記周壁部内で弾性的に支持する複数の第2突片をさらに有してもよい。この場合に、前記第1突片の幅方向の大きさは、前記第2突片の幅方向の大きさよりも、大きくてもよい。 In the present embodiment, the holding member protrudes in a plate shape from the peripheral wall portion toward the inside at a position different from the first projecting piece in the axial direction, and a tip end portion projects from the outer surface of the separator. You may further have several 2nd protrusions which contact | abut and support the said separator elastically in the said surrounding wall part. In this case, the size of the first projecting piece in the width direction may be larger than the size of the second projecting piece in the width direction.
第1突片の板幅が第2突片の板幅よりも大きいので、第1突片は第2突片よりも剛性が高い。ゆえに、剛性の高い第1突片でセパレータを確実に支持することができ、剛性が低くバネ性を有する第2突片で円筒状のセパレータを保持金具内に挿入、保持する際に、セパレータを求心させるように役割分担をすることができる。これにより、セパレータを保持金具内に挿入、保持する際に、セパレータを求心させることと、セパレータを保持部材内で支持することについて、第1突片のみで達成する場合に比べ、より高い両者の効果を得ることができる。 Since the plate width of the first protruding piece is larger than the plate width of the second protruding piece, the first protruding piece has higher rigidity than the second protruding piece. Therefore, the separator can be reliably supported by the first projecting piece having high rigidity, and when the cylindrical separator is inserted and held in the holding metal fitting by the second projecting piece having low rigidity and spring property, the separator is You can divide roles to make them centripetal. As a result, when inserting and holding the separator in the holding metal fitting, both the centering of the separator and the support of the separator in the holding member are higher than those achieved by using only the first projecting piece. An effect can be obtained.
以下、本発明を具体化したガスセンサの実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、一例としてのガスセンサ1の構造について、図1を参照して説明する。図1において、ガスセンサ1の軸線O方向(1点鎖線で示す。)を上下方向として図示し、内部に保持する検出素子10の先端部11側をガスセンサ1の先端側、後端部12側をガスセンサ1の後端側として説明する。
Embodiments of a gas sensor embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the structure of the gas sensor 1 as an example will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the axis O direction (indicated by a one-dot chain line) of the gas sensor 1 is shown as a vertical direction, and the
図1に例示するガスセンサ1は、自動車の排気管(図示外)に取り付けられるものである。ガスセンサ1は、内部に保持する検出素子10の先端部11が排気管内を流通する排気ガス中に晒されて、その排気ガス中の酸素の有無を検出する、いわゆるλ型の酸素センサである。ガスセンサ1は、検出素子10と、主体金具50と、セパレータ60と、保持部材70と、外筒80を備えている。
A gas sensor 1 illustrated in FIG. 1 is attached to an exhaust pipe (not shown) of an automobile. The gas sensor 1 is a so-called λ-type oxygen sensor that detects the presence or absence of oxygen in the exhaust gas when the
まず、検出素子10について説明する。検出素子10は、軸線O方向に延びる細幅で板状形状(短冊状)の素子である(図1では、紙面左右方向を厚み方向、紙面表裏方向を幅方向として示す。)。検出素子10は、軸線O方向に延びる板状形状に形成された素子部18と、同じく軸線O方向に延びる板状形状に形成されたヒータ19とが積層されて形成される。
First, the detection element 10 will be described. The detection element 10 is a narrow and plate-shaped (strip-shaped) element extending in the direction of the axis O (in FIG. 1, the left-right direction on the paper surface is shown as the thickness direction, and the front-back direction on the paper surface is shown as the width direction). The detection element 10 is formed by laminating an
素子部18は、板状の固体電解質体の両面に、固体電解質体を挟むように一対の多孔質電極を配置させた検知部(図示外)を有する。固体電解質体は、イットリアまたはカルシアを安定化剤として固溶させたジルコニアから形成され、多孔質電極はPtを主体に形成される。検知電極および基準電極は、検出素子10の後端部12の外表面に配置される4つの電極パッド13(図1ではそのうちの2つを示す。)のうちの一つにそれぞれ接続されている。
The
ヒータ19は、アルミナを主体とする絶縁基板の間に、Ptを主体とする発熱抵抗体パターン(図示外)が挟み込まれて形成されている。発熱抵抗体パターンも、両端が、電極パッド13のうちの一つにそれぞれ接続されている。また、検出素子10は、排ガスに晒される検知電極の表面を含む先端部11全面が、保護層9で覆われている。
The heater 19 is formed by sandwiching a heating resistor pattern (not shown) mainly composed of Pt between insulating substrates mainly composed of alumina. Both ends of the heating resistor pattern are connected to one of the
次に、主体金具50は、排気管に固定するためのネジ部51が外表面に形成された金属製の筒状体であり、軸線O方向に貫通する筒孔59を有する。筒孔59内の先端側には、径方向内側に突出する内向きのテーパ面として形成された棚部57が設けられている。主体金具50は、筒孔59に挿通された検出素子10の径方向周囲を取り囲んで保持するよう構成されている。詳細には、素子部18の検知部(図示外)が設けられた先端部11が、筒孔59の先端側から外部に突出され、電極パッド13が設けられた後端部12が、筒孔59の後端側から外部に突出された状態で、検出素子10が主体金具50の内部に固定される。
Next, the
主体金具50の筒孔59の内部には、検出素子10の径方向周囲を取り囲む状態で、金属ホルダ55、セラミックホルダ56、充填層53、58、およびスリーブ20が、この順に、ガスセンサ1の先端側から後端側に向けて積層されている。金属ホルダ55は、有底筒状に形成され、底壁の縁部分が主体金具50の棚部57に配置されており、筒孔59内で位置決めされる。金属ホルダ55の底壁には孔が設けられており、その孔に、検出素子10が挿通される。セラミックホルダ56は環状に形成され、自身に検出素子10を挿通させた状態で、金属ホルダ55内の底壁側に配置される。また、金属ホルダ55内の開口側には、滑石粉末からなる充填層53の一部が圧縮状態に充填されている。充填層53によって検出素子10は金属ホルダ55内で固定されるとともに、金属ホルダ55の内面と検出素子10の外面との間の気密性が確保されている。
Inside the
充填層58は、筒孔59内で金属ホルダ55の後端側に圧縮状態に充填されている。これにより、検出素子10は主体金具50内で固定されるとともに、筒孔59の内面と検出素子10の外面との間の気密性が確保されている。充填層58の後端側に配置されるスリーブ20は、検出素子10の径方向周囲を取り囲むように配置されるセラミック製の筒状体である。スリーブ20と主体金具50の後端部54との間には、加締リング21が配置されている。主体金具50の後端部54は、加締リング21を介してスリーブ20をガスセンサ1の先端側に押し付けるように、加締められている。そして加締めによって、充填層53、58は、スリーブ20と、棚部57に係止された金属ホルダ55内のセラミックホルダ56との間で圧縮される。
The filling
スリーブ20には、軸線O方向に沿って後端側に向かう一対のガイド部23が、筒状部分の後端から突設されている。各ガイド部23の内側面には、検出素子10が挿通される、筒状部分の孔の内周から連続し、検出素子10の幅方向(図1の紙面表裏方向)の両端を案内する溝25が設けられている。なお、スリーブ20が主体金具50に収容された状態では、検出素子10の後端部12に設けられた4つの電極パッド13は、一対のガイド部23の間から外部に露出されている。
The
また、主体金具50の先端側外周には、有底筒状の二重のプロテクタ(外部プロテクタ7および内部プロテクタ8)が溶接等によって取り付けられている。外部プロテクタ7および内部プロテクタ8は、それぞれ複数の孔部を有する金属(例えば、ステンレスなど)から形成され、検出素子10の先端部11に設けられた検出部(図示外)を覆って保護する。
In addition, a bottomed cylindrical double protector (
次に、セパレータ60は、円筒形状を有するアルミナ製の筒体である。セパレータ60の軸線O方向の先端側には、スリーブ20のガイド部23ごと検出素子10の後端部12を収容する第1収容部61が形成され、セパレータ60の先端面に開口されている。第1収容部61は、軸線O方向の後端側において4つに分けられた第2収容部65にそれぞれ接続されている。各第2収容部65は、セパレータ60の後端面にそれぞれ開口されている。すなわち、セパレータ60は、第1収容部61、第2収容部65を介して軸線O方向に貫通している。また、セパレータ60の後端側に、外側面62から径方向外向きに突出する鍔部63が形成されている。
Next, the
セパレータ60には、検出素子10の電極パッド13との電気的な接続を行う4つの接続端子40(図1ではそのうちの2つを示す。)が収容される。各接続端子40の先端部は第1収容部61内で互いに非接触となるように配置され、それぞれが、各電極パッド13に接触する。各接続端子40の後端部は、個々の第2収容部65にそれぞれ収容され、互いの絶縁が確保されている。また、第2収容部65内で、各接続端子40の後端部は、ガスセンサ1から引き出され、外部機器(図示外)との接続を担う4本のリード線66の芯線に、それぞれ接続されている。
The
セパレータ60は、外側面62が筒状の保持部材70に取り囲まれて保持されており、保持部材70が外筒80に固定されることによって、外筒80内で位置決められている。保持部材70は、筒状に形成される金属製の部材であり、径方向内部に突出する複数の突片72,73を有する。セパレータ60は、保持部材70内で突片72,73に弾性的に支持される。なお、保持部材70の構造の詳細については後述する。
The
外筒80は、金属製で筒状に形成され、先端部が、主体金具50の後端側(図1における上側)の外周にレーザー溶接などにより接合され、固定されている。外筒80の後端部は外径が細められており、後端側の開口にフッ素系ゴム製のグロメット90が嵌め込まれている。グロメット90は外筒80の後端部の加締めによって外筒80に固定されるとともに、後端側の開口を閉塞する。グロメット90には、セパレータ60の第2収容部65から引き出された4本のリード線66を外部に取り出すための挿通孔91が4つ(図1ではそのうちの2つを示す。)形成されている。
The
セパレータ60は、後端面がグロメット90の先端面に当接し、鍔部63が、保持部材70に当接する。この状態で、外筒80の外周が加締められることにより、保持部材70が外筒80内で位置決めされて固定される。よってセパレータ60も、保持部材70内で突片72,73に弾性的に支持されつつ、鍔部63から後端面にかけての部分が、保持部材70の後端側の開口74(図2参照)とグロメット90の先端面とで挟まれて、外筒80内に位置決め保持される。
The
次に、図2〜図4を参照し、保持部材70について説明する。なお、図2〜図4に示す保持部材70は、ガスセンサ1を組み立てる前の状態における形態のものである。便宜上、図2において、保持部材70の軸線方向を一点鎖線Pで示す。図2では、ガスセンサ1に組み付けた場合の保持部材70の先端側を紙面下側とし、後端側を紙面上側として説明する。また、図3,図4では、保持部材70をガスセンサ1に組み付けた場合にセパレータ60の外側面62が配置される位置を、二点鎖線で示す。
Next, the holding
図2に示す、保持部材70は、筒状に形成される金属製の部材である。保持部材70は、セパレータ60の外側面62(図1参照)を取り囲むための筒状の周壁部71を有する。周壁部71は、外径が、外筒80の内径よりも若干小さく形成されている。また、周壁部71の高さ(軸線P方向の長さ)は、セパレータ60の鍔部63より軸線O方向先端側の部位(図1参照)の大きさと同程度となっている。保持部材70をガスセンサ1に組み付けた場合の後端側となる周壁部71の開口74は、図3に示すように、径方向内向きに折り返されている。また、周壁部71の先端側の開口75は、周壁部71の外径を若干広げる程度に外向きに広げられている。
The holding
図2に示すように、保持部材70は、周壁部71から径方向内部へ向けて突出する2種類の突片72,73を有する。図2,図3に示すように、突片73は、径方向内向きに折り返した周壁部71の後端側の開口74を、周方向の6カ所においてそれぞれ板状に突出させつつ軸線P方向の先端側へ折り返すことにより、周壁部71の内部に配置されている。さらに突片73は、突出方向の略中央より先側が径方向内向きに折り曲げられ、よって、突片73は径方向内部へ突出する形態を有する。このとき、突片73の先端部側の先端部77が、保持部材70をガスセンサ1に組み付けた場合にセパレータ60の外側面62が配置される位置よりも、径方向の内側に位置するように、突片73が折り曲げられる。
As shown in FIG. 2, the holding
また、突片73の先端部77は、板幅方向の両端が突出して中央部分が弧状にえぐれた円弧形状に形成されている。本実施の形態において、先端部77は、先端部77を厚み方向に沿って見た場合の円弧形状の曲率半径R3が、セパレータ60の外側面62の周方向における半径R1と同じ大きさとなるように、形成されている。また、突片73の先端部77の両端79にはR面取りが施されている。保持部材70は、金型を用いて鉄板にプレス加工を施すことによって作製されるが、面取りによって角部分が丸められることにより、金型の消耗を抑制することができる。
Moreover, the front-end | tip
また、図2,図4に示すように、突片72は、周壁部71の先端側の部位において、周方向の6カ所から径方向内部へ向けて、板状に突出させたものである。具体的には、周壁部71を、側方から見て、軸線P方向に沿って2本の切り込みを形成し、その切り込みの先端側の両端を結び円弧状に切り込んで形成される切り欠き部分を、径方向内部へ押し込んで、突片72が形成される。このとき、突片72の先端部側の先端部76が、保持部材70をガスセンサ1に組み付けた場合にセパレータ60の外側面62が配置される位置よりも、径方向の内側に位置するように、突片72が押し込まれる。
As shown in FIGS. 2 and 4, the projecting
また、突片72の先端部76も、上記同様、板幅方向の両端が突出して中央部分が弧状にえぐれた円弧形状に形成される。本実施の形態において、先端部76も同様に、先端部76を厚み方向に沿って見た場合の円弧形状の曲率半径R2が、セパレータ60の外側面62の半径R1と同じ大きさとなるように、形成されている。また、突片72の先端部76の両端78にもR面取りが施されている。保持部材70を作製する際の金型を用いたプレス加工において、突片72は、周壁部71に側方からパンチプレスを行い、上記切り欠きを形成しつつ突片72となる部分を内部に押し込むことにより形成される。面取りによって突片72の先端部76の両端78が丸められることにより、上記同様、金型の消耗を抑制することができる。
Similarly to the above, the
このように形成される突片72,73は、突片72が突片73よりも軸線P方向の先端側に配置される。また、突片72の板幅方向の大きさBは、突片73の板幅方向の大きさCよりも、大きく形成されている。突片72と突片73は同じ厚みであり、突片72よりも細幅の突片73は突片72よりも剛性が低くなるように構成されている。
The protruding
また、上記したように、保持部材70の突片72,73の先端部76,77は、円弧形状の曲率半径R2,R3が、それぞれ、セパレータ60の外側面62の半径R1と同じ大きさとなっている。したがって、図5に示すように、保持部材70にセパレータ60を保持させた状態において、突片72の先端部76は、円弧形状の弧の部分の全体にわたって、セパレータ60の外側面62に対して接触する。これにより、個々の突片72がそれぞれセパレータ60の外側面62と接触する範囲を、従来の直線と曲線との一点による接触の場合よりも、周方向により広く確保することができる。このため、セパレータ60の保持において突片72の先端部76にかかる応力が分散される。ゆえに、ガスセンサ1を取り付けたエンジンの駆動に伴う振動をセパレータ60が受け、セパレータ60が移動しようとした場合であっても、突片72の先端部76とセパレータ60の外側面62との間での摩擦が抑制されるので、突片72の消耗(摩耗)を抑制することができる。以上は突片73についても同様である。
Further, as described above, the
また、突片72,73の先端部76,77が円弧形状であるので、円筒状の外側面62を有するセパレータ60を保持部材70内に挿入、保持する際に、外側面62が先端部76,77に案内され、自身の軸が保持部材70の軸に揃えられる。すなわち、先端部76,77が円弧形状をした複数の突片72,73が周壁部71から径方向内部へ向けて突出するので、保持部材70は、内部に保持するセパレータ60を周壁部71内で求心させることができる。その結果、突片72の先端部に集中的に応力がかかることなく、複数の突片72の先端部にかかる応力が略均一となり、セパレータ60の外側面との間で生じる突片72の摩耗を長期的にも抑制することができる。
In addition, since the
したがって、保持部材70は、セパレータ60を長期にわたって確実に保持することができる。その結果、セパレータ60内に配置される電極パッド13と接続端子40との電気的接続の信頼性を維持することができる。
Therefore, the holding
そして上記したように、突片73は突片72よりも剛性が高い。したがって保持部材70は、剛性の高い突片72によってセパレータ60を確実に支持し、剛性が低くバネ性を有する突片73によって、セパレータ60を保持部材70に挿入、保持する際に、セパレータ60を求心させるように役割分担をすることができる。これにより、セパレータ60を保持部材70内に挿入、保持する際に、セパレータ60を求心させることと、セパレータ60を保持部材内70で支持することについて、突片72のみで達成する場合に比べ、より高い両者の効果を得ることができる。
As described above, the
さらに、突片72が突片73よりも軸線P方向の先端側に配置されている。これにより、軸線P方向の後端側に配置されている突片73により、保持部材70の後端側からセパレータ60を挿入配置した際に、まずセパレータ60が保持部材70に当接してセパレータ60の求心をしつつ、セパレータ60の大部分が保持部材70の内部に挿入された際に、軸線P方向の先端側に配置されている突片72によりセパレータ60を確実に保持するようにしている。
Further, the projecting
なお、本発明は、上記の実施の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内において種々変更を加えてもよい。例えば、保持部材70の突片72,73は、軸線Pに沿って見たとき、同じ位置に形成されていなくともよい。また、突片72や突片73の数はそれぞれ6つに限らず、それぞれ3つ以上形成されればよい。また、突片73は、突片72と同様に周壁部71を切り欠いて形成してもよい。あるいは、突片72を、保持部材70の先端側の開口75の一部を突出させ、径方向内向きに折り返し、突片73のように形成してもよい。もしくは、突片73の構成を省き、突片72だけが形成されてもよい。また、突片72,73は、周壁部71を切り欠いて形成したものでなくともよく、例えば、先端部を円弧状に形成した板片を周壁部71に接合して形成してもよい。
In addition, this invention is not limited to said embodiment, You may add a various change in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the
また、本実施の形態では、突片72,73の先端部76,77の曲率半径R2,R3を、セパレータ60の外側面62の半径R1と同じ大きさとした。これに限らず、例えば図6に示す、保持部材170のように、周壁部171から径方向内部に突出する突片172の先端部176の曲率半径R4を、セパレータ60の外側面62の半径R1よりも小さくしてもよい。この場合、セパレータ60の外側面62には突片172の先端部176の板幅方向の両側の端部(図中、点線Dで囲む部位)が、それぞれ接触した状態となる。すなわち、1つの突片172あたり、2点においてセパレータ60の外側面62に接触し、従来の直線と曲線との一点による接触の場合よりも接触部位を周方向に多く確保できるので、突片172の先端部176にかかる応力を分散できる。よって、摩擦による突片172の消耗を抑制でき、保持部材170によるセパレータ60の保持を長期にわたって確実に維持することができる。
In the present embodiment, the radii of curvature R2 and R3 of the
また、図7に示す、保持部材270のように、周壁部271から径方向内部に突出する突片272の先端部276の曲率半径R5を、セパレータ60の外側面62の半径R1よりも大きくしてもよい。この場合、セパレータ60の外側面62と接触する突片272の先端部276は、円弧形状の弧の部分のうち、板幅方向の中央付近(図中、点線Eで囲む部位)において、線接触した状態となる。すなわち、セパレータ60の外側面62と接触する範囲を、1つの突片272あたり、従来の直線と曲線との一点による接触の場合よりも周方向に広く確保できるので、突片272の先端部276にかかる応力を分散できる。よって、摩擦による突片272の消耗を抑制でき、保持部材270によるセパレータ60の保持を長期にわたって確実に維持することができる。
Further, like the holding
また、上記実施の形態では、本発明に係るガスセンサの一態様として、λ型の酸素センサであるガスセンサ1を例示した。例えば、酸素ガスセンサ、全領域空燃比センサ、NOxセンサやHCセンサなど、検出素子の出力を取り出すための接続端子をセパレータ内に収容し、そのセパレータを外筒内で保持する保持部材を用いるガスセンサに、本発明を適用してもよい。 Moreover, in the said embodiment, the gas sensor 1 which is a (lambda) type oxygen sensor was illustrated as one aspect | mode of the gas sensor which concerns on this invention. For example, a gas sensor using a holding member that houses a connection terminal for taking out the output of a detection element, such as an oxygen gas sensor, a full-range air-fuel ratio sensor, a NOx sensor, or an HC sensor, and holds the separator in an outer cylinder. The present invention may be applied.
なお、本発明においては、接続端子40が「端子金具」に相当する。突片72および突片73が、それぞれ「第1突片」および「第2突片」に相当する。
In the present invention, the
1 ガスセンサ
10 検出素子
40 接続端子
50 主体金具
60 セパレータ
62 外側面
70 保持部材
71 周壁部
72,73,172,272 突片
76,77,176,276 先端部
80 外筒
90 グロメット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas sensor 10
Claims (4)
前記検出素子の径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、
前記主体金具の後端側に取り付けられた筒状の外筒と、
絶縁セラミックからなる円筒状に形成され、前記外筒内に配置されて、自身の内部に前記検出素子との電気的な接続を行う複数の端子金具を収容するセパレータと、
前記外筒と前記セパレータとの間隙に配置され、自身の内部に前記セパレータを保持する筒状の保持部材であって、前記セパレータの外側面を取り囲む筒状の周壁部と、前記周壁部から径方向内部へ向けて板状に突出し、先端部が前記セパレータの前記外側面に当接し、前記セパレータを前記周壁部内で弾性的に支持する複数の第1突片と、を有する保持部材と、
を備えるガスセンサにおいて、
後端側から軸線方向に沿って見たときに、前記第1突片の先端部は、前記セパレータの外側面に沿う円弧形状を有することを特徴とするガスセンサ。 A detection element that extends in the axial direction and detects the concentration of a specific gas;
A metal shell that surrounds and holds the periphery of the detection element in the radial direction;
A cylindrical outer cylinder attached to the rear end side of the metal shell,
A separator formed in a cylindrical shape made of an insulating ceramic, disposed in the outer cylinder, and containing a plurality of terminal fittings for electrical connection with the detection element inside itself;
A cylindrical holding member that is disposed in a gap between the outer cylinder and the separator and holds the separator inside thereof; a cylindrical peripheral wall portion that surrounds an outer surface of the separator; A holding member having a plurality of first projecting pieces that protrude in a plate shape toward the inside in a direction, a front end portion thereof abuts on the outer surface of the separator, and elastically supports the separator in the peripheral wall portion;
In a gas sensor comprising:
The gas sensor according to claim 1, wherein when viewed from the rear end side along the axial direction, the tip portion of the first projecting piece has an arc shape along the outer surface of the separator.
前記第1突片の幅方向の大きさは、前記第2突片の幅方向の大きさよりも、大きいことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のガスセンサ。 The holding member protrudes in a plate shape from the peripheral wall portion toward the inside at a position different from the first projecting piece in the axial direction, and a tip portion abuts on the outer surface of the separator. A plurality of second projecting pieces that elastically support the inner wall in the peripheral wall portion,
4. The gas sensor according to claim 1, wherein a size of the first projecting piece in the width direction is larger than a size of the second projecting piece in the width direction. 5.
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