JP7115436B2 - ガスセンサ - Google Patents

ガスセンサ Download PDF

Info

Publication number
JP7115436B2
JP7115436B2 JP2019141449A JP2019141449A JP7115436B2 JP 7115436 B2 JP7115436 B2 JP 7115436B2 JP 2019141449 A JP2019141449 A JP 2019141449A JP 2019141449 A JP2019141449 A JP 2019141449A JP 7115436 B2 JP7115436 B2 JP 7115436B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating member
outer peripheral
base end
inner peripheral
annular disk
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019141449A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021025797A5 (ja
JP2021025797A (ja
Inventor
伸幸 辻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2019141449A priority Critical patent/JP7115436B2/ja
Priority to PCT/JP2020/024541 priority patent/WO2021019962A1/ja
Publication of JP2021025797A publication Critical patent/JP2021025797A/ja
Publication of JP2021025797A5 publication Critical patent/JP2021025797A5/ja
Priority to US17/587,942 priority patent/US20220155178A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7115436B2 publication Critical patent/JP7115436B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/04Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G01M15/102Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4078Means for sealing the sensor element in a housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/04Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Description

本発明は、ガスセンサに関する。
内燃機関の排気系等に配設されて、排ガス等、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサが、種々開発されている。例えば、特許文献1に開示されたガスセンサにおいては、ハウジングの内側にセンサ素子が保持されると共に、ハウジングとセンサ素子との間に、両者間のシール性を確保するためのシール材を介在させている。
そして、シール材によるシール性を向上させるべく、シール材は、その基端側に配置された絶縁部材を介して、環状ばね体によって、先端側へ押圧されている。
特開平10-10082号公報
しかしながら、特許文献1に開示されたガスセンサは、以下の課題を有する。
すなわち、上記ガスセンサにおいては、ハウジングの基端部の周縁(以下において、「かしめ部」という。)をかしめることにより、環状ばね体の一部を先端側へ押圧している。
かしめ部は、絶縁部材の外周端よりも外周側、或いは、絶縁部材の内周端よりも内周側にて環状ばね体を押圧する構成となっている。それゆえ、ガスセンサの組み立て時に、かしめ部を変形させて、環状ばね体を先端側へ押圧する際には、環状ばね体が、絶縁部材の基端面の外周端又は内周端の角部に押し付けられることとなる。そうすると、絶縁部材に局部的に大きな荷重が作用しやすくなる。それゆえ、組付け時において、絶縁部材の損傷を防ぐためには、かしめ部による絶縁部材への押圧力を抑制する必要が生じる。その結果、シール部におけるシール性の向上を図り難くなるという課題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、シール部におけるシール性の向上を図りやすいガスセンサを提供しようとするものである。
本発明の一態様は、内周面に形成された係止段部(21)を備えたハウジング(2)と、
上記係止段部に基端側から係止される被係止部(31)を備え、上記ハウジングの内側に保持されたセンサ本体(3)と、
上記被係止部の基端側において、上記ハウジングの内周面と上記センサ本体の外周面との間に充填されたシール部材(4)と、
上記シール部材の基端側において、上記ハウジングの内周面と上記センサ本体の外周面との間に配された絶縁部材(5)と、
上記絶縁部材の基端面(51)を押圧する環状皿ばね(6)と、を有し、
上記ハウジングは、上記環状皿ばねを、基端側から覆うようにかしめるかしめ部(22)を有し、
上記環状皿ばねは、上記かしめ部と上記絶縁部材との間において、弾性圧縮された状態にて配置されており、
上記かしめ部が上記環状皿ばねを押圧する基端側押圧部(11)の少なくとも一部は、上記絶縁部材の基端面の内周端(511)と外周端(512)との間に配置されており、
上記基端側押圧部の外周端(112)は、上記環状皿ばねが上記絶縁部材の基端面を押圧する先端側押圧部(12)の内周端(121)よりも、外周側に形成されており、
上記基端側押圧部の内周端(111)は、上記絶縁部材の基端面の外周端よりも内周側に配置されており、
上記先端側押圧部の外周側において、上記環状皿ばねと上記絶縁部材の基端面との間に、くさび状隙間(14)が形成されている、ガスセンサ(1)にある。
上記ガスセンサにおいては、上記基端側押圧部の少なくとも一部が、上記絶縁部材の基端面の内周端と外周端との間に配置されている。それゆえ、ガスセンサを組立てる際、かしめ部が環状皿ばねを押圧する押圧力によって、環状皿ばねが絶縁部材の基端面の角部に局部的に圧接されることを、抑制することができる。それゆえ、絶縁部材の損傷を防ぎつつ、かしめ部の押圧力を大きくすることができる。その結果、シール部におけるシール性の向上を図りやすくなる。
以上のごとく、上記態様によれば、シール部におけるシール性の向上を図りやすいガスセンサを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
実施形態1における、ガスセンサの一部の断面説明図。 実施形態1における、シール部材付近の断面説明図。 実施形態1における、軸方向から見た、環状皿ばねと絶縁部材と基端側押圧部との位置関係を示す、説明図。 実施形態1における、かしめ部を形成する前の状態を示す断面説明図。 実施形態1における、かしめ部を先端側へ押圧した状態を示す断面説明図。 実施形態1における、環状皿ばねの軸力と変位との関係を説明する線図。 実施形態1における、自由状態にある環状皿ばねの断面図。 実施形態1における、圧縮変形された環状皿ばねの断面図。 比較形態における、シール部材付近の断面説明図。 実施形態2における、シール部材付近の断面説明図。 実施形態2における、軸方向から見た、環状皿ばねと絶縁部材と基端側押圧部との位置関係を示す、説明図。 実施形態2における、かしめ部を先端側へ押圧した状態を示す断面説明図。 実施形態3における、ガスセンサの一部の断面説明図。 環状皿ばねを2枚積層した状態を示す、断面説明図。
(実施形態1)
ガスセンサに係る実施形態について、図1~図8を参照して説明する。
本形態のガスセンサ1は、図1に示すごとく、ハウジング2と、センサ本体3と、シール部材4と、絶縁部材5と、環状皿ばね6と、を有する。
ハウジング2は、内周面の全周にわたって形成された係止段部21を備えている。センサ本体3は、係止段部21に基端側から係止される被係止部31を備えている。センサ本体3は、ハウジング2の内側に保持されている。シール部材4は、被係止部31の基端側において、ハウジング2の内周面とセンサ本体3の外周面との間に充填されている。絶縁部材5は、シール部材4の基端側において、ハウジング2の内周面とセンサ本体3の外周面との間に配されている。環状皿ばね6は、絶縁部材5の基端面51を押圧する。
図1、図2に示すごとく、ハウジング2は、環状皿ばね6を、基端側から覆うようにかしめるかしめ部22を有する。環状皿ばね6は、かしめ部22と絶縁部材5との間において、弾性圧縮された状態にて配置されている。かしめ部22が環状皿ばね6を押圧する基端側押圧部11の少なくとも一部は、絶縁部材5の基端面51の内周端511と外周端512との間に配置されている。
なお、基端側押圧部11は、かしめ部22が環状皿ばね6を押圧する部位であるが、後述する組付け時において、かしめ部22が環状皿ばね6を押圧し得る部位を含む。すなわち、例えば、ガスセンサ1の完成品において、かしめ部22の内周端側の一部と環状皿ばね6との間に、若干の隙間が生じることもあり得る。かかる場合においても、当該若干の隙間を介して軸方向に対向するかしめ部22と環状皿ばね6との対向部は、かしめ加工時(図5参照)において押圧荷重が作用し得る箇所である。そのため、基端側押圧部11の一部となる。
本形態において、センサ本体3は、センシング部を備えたセンサ素子である。センサ本体3は、ジルコニア等のセラミックからなる。図1に示すごとく、本形態において、センサ本体3は、先端側が閉塞され、基端側が開放された、コップ型のセンサ素子である。センサ素子の内側には、センサ素子を加熱するヒータ32が配置されている。被係止部31は、センサ本体3の外周面の一部を拡径して形成されている。センサ本体3の被係止部31は、環状の第1パッキン131を介して、ハウジング2の係止段部21に係止されている。
ハウジング2は、ステンレス鋼等の金属部材からなる。センサ本体3における被係止部31の基端側には、センサ本体3の外周面とハウジング2の内周面との間に、円筒状の隙間が形成されている。この隙間に、シール部材4が充填されている。シール部材4は、例えば、タルク等からなる。
本形態において、軸方向における、シール部材4と絶縁部材5との間には、円環状の第2パッキン132が介在している。ただし、第2パッキン132を介在させずに、シール部材4に直接絶縁部材5を当接させた構成とすることもできる。本明細書において、ガスセンサ1の軸方向を、単に軸方向ともいう。また、軸方向において、ガスセンサ1を排気系に挿入する側を先端側、その反対側を基端側という。
絶縁部材5は、例えばアルミナ等のセラミック成形体である。絶縁部材5は、円筒形状を有する。絶縁部材5の基端面51は、平坦面となっており、軸方向に略垂直な面となっている。
絶縁部材5の基端面51に、環状皿ばね6が配置されている。そして、環状皿ばね6を基端側から支持するように、ハウジング2のかしめ部22が形成されている。かしめ部22は、基端側押圧部11において、環状皿ばね6を押圧する。環状皿ばね6は、例えば、ステンレス鋼等の金属部材からなる。環状皿ばね6は、高張力材とすることが好ましい。また、析出硬化処理を施した合金にて、環状皿ばね6を構成することが好ましい。高張力材としては、例えば、Cr-Ni系のSUS631、Cr-Ni-Fe系合金のNCF718等を用いることができる。なお、高張力材とは、引張強度に優れたばね材である。環状皿ばね6の材料の機械的性質としては、例えば、引張強度800MPa以上、耐力500N/mm2以上のものとすることが好ましい。
図2、図3に示すごとく、基端側押圧部11の外周端112は、先端側押圧部12の内周端121よりも、外周側に形成されている。先端側押圧部12は、環状皿ばね6が絶縁部材5の基端面51を押圧する部位である。基端側押圧部11の内周端111は、絶縁部材5の基端面51の外周端512よりも内周側に配置されている。
すなわち、本形態において、環状皿ばね6は、その自由状態においては、内周側から外周側へ向かうほど、軸方向の基端側へ向かうように傾斜している(図4参照)。これに伴い、図2に示すごとく、環状皿ばね6がガスセンサ1に組み付けられた状態において、環状皿ばね6は内周端付近が先端側押圧部12となり、外周端付近が基端側押圧部11となる。それゆえ、図2、図3に示すごとく、基端側押圧部11の外周端112が、先端側押圧部12の内周端121よりも外周側に形成された状態となっている。
そのうえで、基端側押圧部11の内周端111は、絶縁部材5の基端面51の外周端512よりも内周側に配置されている。これにより、基端側押圧部11の少なくとも一部が、軸方向から見て、基端面51に重なるように形成されている。なお、本形態においては、軸方向から見て、基端側押圧部11の外周端112は、基端面51の外周端512よりも外周側に配置されている。すなわち、軸方向から見て、基端側押圧部11の一部が基端面51に重なり、他の一部(すなわち外周側の一部)が基端面51に重ならない。
また、本形態においては、環状皿ばね6の外周端が、絶縁部材5の基端面51の外周端512よりも外周側に配置されている。そして、基端側押圧部11の外周端112が、絶縁部材5の基端面51の外周端512よりも外周側に配置されている。また、本形態においては、軸方向から見たとき、基端側押圧部11の一部がシール部材4とも重なる。
図2に示すごとく、先端側押圧部12の外周側において、環状皿ばね6と絶縁部材5の基端面51との間に、くさび状隙間14が形成されている。
また、図1に示すごとく、ハウジング2の先端側には、センサ本体3を覆うように形成された先端側カバー16が固定されている。また、ハウジング2の基端側には、略円筒状の基端側カバー15が固定されている。基端側カバー15は、かしめ部22の外周側において、ハウジング2の外周面に溶接等にて固定されている。
次に、ハウジング2へのセンサ本体3の組付け方法の一例につき、説明する。
すなわち、ハウジング2にセンサ本体3を組み付けるにあたっては、ハウジング2の内側に、基端側から軸方向に沿って、センサ本体3を挿入する。このとき、図4に示すごとく、ハウジング2の基端部における、かしめ部22となる部位220が、軸方向に沿って立設した状態としておく。
ハウジング2の係止段部21に、第1パッキン131を介して、センサ本体3の被係止部31を係止させる。その後、被係止部31の基端側における、ハウジング2とセンサ本体3との間の環状の隙間に、シール部材4を充填する。さらに、その基端側に、第2パッキン132及び絶縁部材5を、この順に配置する。絶縁部材5の基端面51に、環状皿ばね6(図7参照)を載置する。この段階において、環状皿ばね6は、自由状態にある。環状皿ばね6の内周端が、絶縁部材5の基端面51に当接した状態にある。また、環状皿ばね6は、内周端から外周端へ向かうほど、基端側へ向かうように傾斜した状態にある。
次いで、図5に示すごとく、ハウジング2の基端部を内側へ屈曲させて、かしめ部22を形成する。このとき、かしめ部22を、軸方向の先端側へ押し込むように押圧する。すなわち、図示を省略する押込み治具によって、かしめ部22を先端側へ向かって押圧する。これにより、かしめ部22が、環状皿ばね6の外周側の一部を、先端側へ押し込む。
これにより、環状皿ばね6は、上述の傾斜状態(図4、図7参照)から、図5、図8に示すごとく、絶縁部材5の基端面51に平行な状態に近付くように変形する。このときの押込み荷重の大きさによっては、環状皿ばね6は、絶縁部材5の基端面51に面接触する。ただし、このとき、かしめ部22が環状皿ばね6を押圧する基端側押圧部11の少なくとも一部は、絶縁部材5の基端面51の外周端512よりも内側に存在する。すなわち、軸方向から見て、基端側押圧部11の少なくとも一部は、絶縁部材5の基端面51に重なる。
次いで、押込み治具によるかしめ部22の押込み荷重を解除する。そうすると、図2に示すごとく、若干、かしめ部22がスプリングバックする。これにより、環状皿ばね6は、その一部が絶縁部材5の基端面51から離れる。すなわち、環状皿ばね6は、外周側が、内周側に対して、若干基端側へ変位するように変形する。換言すると、環状皿ばね6が、自身の復元力によって、自由状態(図4、図7参照)に近付くように変形する。
その結果、得られるガスセンサ1においては、図2に示すごとく、先端側押圧部12の外周側において、絶縁部材5の基端面51と環状皿ばね6との間に、くさび状隙間14が形成される。
かしめ部22と絶縁部材5の基端面51との間に配置された環状皿ばね6が、圧縮変形した状態で介在することにより、環状皿ばね6の復元力にて、シール部材4を軸方向の基端側へ押圧することができる。しかも、環状皿ばね6は、基端側押圧部11と先端側押圧部12とにおいて、それぞれかしめ部22と絶縁部材5とに支持される。それゆえ、環状皿ばね6の径方向における支点間距離が確保される。それゆえ、かしめ部22と絶縁部材5の基端面51との間の軸方向距離の変動が生じた場合に、環状皿ばね6の復元力、すなわち軸力の変動を抑制することができる。つまり、例えば、ガスセンサ1が高温環境下にて継続して使用されることにより、シール部材4のヘタリ等によって、シール性が経時劣化することが考えられる。かかる場合に、かしめ部22と絶縁部材5との間の軸方向距離が変動しても、環状皿ばね6によるシール部材4の押圧力の変動を抑制することができる。その結果、シール部材4におけるシール性の低下を抑制しやすい。
環状皿ばね6によって絶縁部材5を軸方向の先端側へ押圧する押圧力の許容範囲は、絶縁部材5の強度、求められるシール性、その他の要因に応じて、適宜設定される。そして、上述のように、環状皿ばね6は、その軸方向の変形量による復元力の変動を小さくすることができるため、上記の押圧力の許容範囲に収めやすくなる。また、上記のような環状皿ばね6を用いることで、熱かしめ工程を行うことなく、シール部材4に対する充分な押圧力を維持することができる。
図6に、環状皿ばね6の軸力Pと変位δとの関係の一例を示す。変位δは、環状皿ばね6の自由状態からの軸方向の圧縮寸法である。同図の関係曲線L1に示すように、環状皿ばね6を、図7に示す自由状態から圧縮(すなわち変位δを大きく)すると、徐々に軸力Pが大きくなる。ただし、ある軸力P1に達すると、変位δを増やしても、軸力Pは上昇しない。そして、図5に示すように、環状皿ばね6が絶縁部材5の基端面51に面接触する状態まで、環状皿ばね6を圧縮する。つまり、図8に示すように、環状皿ばね6が平板状となるまで、圧縮する。このときの変位δをδ1とする。なお、図8に示す破線は、自由状態における環状皿ばね6の輪郭の一部を示す。
その後、仮に、軸方向荷重を徐々に小さくすると、環状皿ばね6が徐々に復元する。ただし、そのときの軸力Pは、圧縮変形時の関係曲線L1とは異なる、軸力Pと変位δとの関係曲線L2をたどって、軸力Pが減少する。シール部材4を充分に押圧するために必要な軸力Pを、P0以上とすると、図6に示すごとく、直線P=P0と関係曲線L2との交点における変位δ0以上の変位δが必要となる。したがって、必要な軸力Pを維持するための環状皿ばね6の変位δの範囲は、δ0以上となる。また、変位δは、上述のδ1よりも大きくはできない。それゆえ、変位δは、δ0≦δ≦δ1の範囲に維持されるようにする。
ここで、δ0~δ1の範囲(すなわちδ1-δ0)は、上述のような環状皿ばね6を用いることで、ある程度大きくすることができる。その結果、上述のように、シール部材4のヘタリ等にて、かしめ部22と絶縁部材5の基端面51との間の軸方向距離が拡大しても、軸力Pを、必要軸力P0以上に維持しやすい。
また、上述のような環状皿ばね6を用いることで、組付け時における圧縮変形時の荷重の上限値を抑制することができる。その結果、組付け荷重が過大となることを抑制することができる。
上記ガスセンサ1においては、基端側押圧部11の少なくとも一部が、絶縁部材5の基端面51の内周端511と外周端512との間に配置されている。それゆえ、ガスセンサ1を組立てる際、かしめ部22が環状皿ばね6を押圧する押圧力によって、環状皿ばね6が絶縁部材5の基端面51の角部に局部的に圧接されることを、抑制することができる。それゆえ、絶縁部材5の損傷を防ぎつつ、かしめ部22の押圧力を大きくすることができる。その結果、シール部におけるシール性の向上を図りやすくなる。
また、基端側押圧部11の外周端112は、先端側押圧部12の内周端121よりも、外周側に形成されている。そして、基端側押圧部11の内周端111は、絶縁部材5の基端面51の外周端512よりも内周側に配置されている。これにより、ガスセンサ1の径方向における、かしめ部22の長さを短くすることができる。つまり、基端側押圧部11の位置を、外周側に近い位置とすることができるため、かしめ部22を短くすることが可能となる。それゆえ、かしめ部22の軸方向の耐荷重を大きくすることができる。その結果、シール性の向上を図りやすくなる。
また、先端側押圧部12の外周側において、環状皿ばね6と絶縁部材5の基端面51との間に、くさび状隙間14が形成されている。これにより、絶縁部材5の基端面51の外周端512の角部に荷重が作用することを抑制することができる。その結果、絶縁部材5の損傷をより効果的に防ぐことができる。
また、本形態においては、基端側押圧部11の外周端112が、絶縁部材5の基端面51の外周端512よりも外周側に配置されている。これにより、軸方向における環状皿ばね6の変形量に対する軸力の変動を小さくすることができる。その結果、絶縁部材5とかしめ部22との間の軸方向の寸法変動に伴う、シール部材4への荷重の変動を、より抑制しやすくなる。
以上のごとく、本形態によれば、シール部におけるシール性の向上を図りやすいガスセンサを提供することができる。
(比較形態1)
本形態は、図9に示すごとく、基端側押圧部11が、絶縁部材5の基端面51よりも外周側に位置する形態である。
すなわち、本形態においては、軸方向から見たとき、基端側押圧部11が、絶縁部材5の基端面51と重なっていない。換言すると、かしめ部22が環状皿ばね6を押圧する部位が、絶縁部材5の基端面51の外周端512よりも外周側に位置している。
かかる形態の場合、ガスセンサの組み立て時に、かしめ部22を変形させて、環状皿ばね6を先端側へ押圧する際には、環状皿ばね6が、絶縁部材5の基端面51の外周端512の角部に押し付けられることとなる。そうすると、絶縁部材5に局部的に大きな荷重が作用しやすくなる。それゆえ、組付け時において、絶縁部材5の損傷を防ぐためには、かしめ部22による絶縁部材5への押圧力を抑制する必要が生じる。その結果、シール部におけるシール性の向上を図り難くなる。
これに対して、上記実施形態1においては、上述のように、環状皿ばね6が絶縁部材5の角部に局部的に圧接されることを、抑制することができる。それゆえ、絶縁部材5の損傷を防ぎつつ、かしめ部22の押圧力を大きくすることができる。その結果、シール部におけるシール性の向上を図りやすくなる。
(実施形態2)
本形態は、図10~図12に示すごとく、軸方向から見て、環状皿ばね6は、その全体が絶縁部材5の基端面51に重なるように配置されている形態である。
本形態においては、基端側押圧部11の外周端112が、絶縁部材5の基端面51の外周端512よりも内周側に位置する。また、先端側押圧部12の内周端121は、絶縁部材5の基端面51の内周端511よりも外周側に位置する。
その他は、実施形態1と同様である。
本形態においては、図12に示すごとく、かしめ部22が環状皿ばね6を押圧した状態においても、環状皿ばね6から、絶縁部材5の基端面51の外周端512の角部に荷重が加わることを、一層抑制することができる。その結果、絶縁部材5の損傷をより防ぎやすい。ひいては、絶縁部材5を押圧する軸力を向上させることができ、シール部におけるシール性を向上させることができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
(実施形態3)
本形態は、図13に示すごとく、センサ本体3が、センサ素子33と、センサ素子33を保持する絶縁碍子34とを備えた形態である。
センサ素子33は、固体電解質体を含む複数のセラミック層を積層した積層型のセンサ素子である。絶縁碍子34は、センサ素子33を軸方向に挿通させて保持している。絶縁碍子34の基端部に設けた凹部には、ガラス封止部35が充填されている。このガラス封止部35が、絶縁碍子34とセンサ素子33との間を封止している。
そして、絶縁碍子34の外周部に、被係止部31が形成されている。すなわち、本形態においては、絶縁碍子34に設けた被係止部31が、ハウジング2の係止段部21に係止されている。そして、絶縁碍子34の外周面とハウジング2の内周面との間に、シール部材4、第2パッキン132、絶縁部材5、環状皿ばね6が、配置されている。また、これらの部材が、かしめ部22によって、軸方向にかしめられ、環状皿ばね6の軸力によってシール部材4が加圧されている。
その他は、実施形態1と同様である。
本形態においても、実施形態1と同様に、シール部におけるシール性の向上を図りやすいガスセンサを提供することができる。その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
なお、上記の実施形態においては、環状皿ばね6を1枚、絶縁部材5とかしめ部22との間に介在させているが、環状皿ばね6を、2枚以上を重ねて配置することもできる。この場合において、例えば、図14に示すごとく、環状皿ばね6を互いに逆向きの傾斜方向となるように積層配置することが好ましい。これにより、環状皿ばね6の変位に対する軸力の変動の割合を抑制することができる。つまり、図6に示す(δ1-δ0)に相当する値を大きくすることができる。その結果、シール性の低下を一層効果的に抑制することができる。ただし、この場合においては、環状皿ばね6の外周端が、絶縁部材5の基端面51の外周端512よりも内側に配置されるように配置する。
また、上記実施形態においては、環状皿ばね6が、その自由状態において、内周側から外周側へ向かうほど基端側へ向かうように傾斜している態様を示した(図4、図7参照)が、これとは逆の傾斜の向きにて構成することもできる。この場合においても、基端側押圧部の少なくとも一部が、絶縁部材の基端面の内周端と外周端との間に配置されるようにする。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
1 ガスセンサ
11 基端側押圧部
2 ハウジング
22 かしめ部
3 センサ本体
4 シール部材
5 絶縁部材
51 (絶縁部材の)基端面
6 環状皿ばね

Claims (2)

  1. 内周面に形成された係止段部(21)を備えたハウジング(2)と、
    上記係止段部に基端側から係止される被係止部(31)を備え、上記ハウジングの内側に保持されたセンサ本体(3)と、
    上記被係止部の基端側において、上記ハウジングの内周面と上記センサ本体の外周面との間に充填されたシール部材(4)と、
    上記シール部材の基端側において、上記ハウジングの内周面と上記センサ本体の外周面との間に配された絶縁部材(5)と、
    上記絶縁部材の基端面(51)を押圧する環状皿ばね(6)と、を有し、
    上記ハウジングは、上記環状皿ばねを、基端側から覆うようにかしめるかしめ部(22)を有し、
    上記環状皿ばねは、上記かしめ部と上記絶縁部材との間において、弾性圧縮された状態にて配置されており、
    上記かしめ部が上記環状皿ばねを押圧する基端側押圧部(11)の少なくとも一部は、上記絶縁部材の基端面の内周端(511)と外周端(512)との間に配置されており、
    上記基端側押圧部の外周端(112)は、上記環状皿ばねが上記絶縁部材の基端面を押圧する先端側押圧部(12)の内周端(121)よりも、外周側に形成されており、
    上記基端側押圧部の内周端(111)は、上記絶縁部材の基端面の外周端よりも内周側に配置されており、
    上記先端側押圧部の外周側において、上記環状皿ばねと上記絶縁部材の基端面との間に、くさび状隙間(14)が形成されている、ガスセンサ(1)。
  2. 軸方向から見て、上記環状皿ばねは、その全体が上記絶縁部材の基端面に重なるように配置されている、請求項1に記載のガスセンサ。
JP2019141449A 2019-07-31 2019-07-31 ガスセンサ Active JP7115436B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019141449A JP7115436B2 (ja) 2019-07-31 2019-07-31 ガスセンサ
PCT/JP2020/024541 WO2021019962A1 (ja) 2019-07-31 2020-06-23 ガスセンサ
US17/587,942 US20220155178A1 (en) 2019-07-31 2022-01-28 Gas sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019141449A JP7115436B2 (ja) 2019-07-31 2019-07-31 ガスセンサ

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2021025797A JP2021025797A (ja) 2021-02-22
JP2021025797A5 JP2021025797A5 (ja) 2021-07-26
JP7115436B2 true JP7115436B2 (ja) 2022-08-09

Family

ID=74229853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019141449A Active JP7115436B2 (ja) 2019-07-31 2019-07-31 ガスセンサ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220155178A1 (ja)
JP (1) JP7115436B2 (ja)
WO (1) WO2021019962A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155697A (ja) 2005-11-10 2007-06-21 Denso Corp ガスセンサ
JP2012037445A (ja) 2010-08-10 2012-02-23 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2013257305A (ja) 2012-05-17 2013-12-26 Denso Corp ガスセンサ
JP2014052254A (ja) 2012-09-06 2014-03-20 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2018105661A (ja) 2016-12-23 2018-07-05 株式会社デンソー ガスセンサ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5739414A (en) * 1996-02-12 1998-04-14 General Motors Corporation Sensor with glass seal
DE102012201904A1 (de) * 2012-02-09 2013-08-14 Robert Bosch Gmbh Abgassensor
DE102012207762A1 (de) * 2012-05-09 2013-11-14 Robert Bosch Gmbh Abgassensor
JP6577773B2 (ja) * 2015-07-15 2019-09-18 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサの製造方法及びガスセンサ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155697A (ja) 2005-11-10 2007-06-21 Denso Corp ガスセンサ
JP2012037445A (ja) 2010-08-10 2012-02-23 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2013257305A (ja) 2012-05-17 2013-12-26 Denso Corp ガスセンサ
JP2014052254A (ja) 2012-09-06 2014-03-20 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2018105661A (ja) 2016-12-23 2018-07-05 株式会社デンソー ガスセンサ

Also Published As

Publication number Publication date
US20220155178A1 (en) 2022-05-19
WO2021019962A1 (ja) 2021-02-04
JP2021025797A (ja) 2021-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5591896B2 (ja) シール装置
JP5252878B2 (ja) 回転軸シール
CN1884874B (zh) 垫圈
EP1723354B1 (en) Self-energized gasket and manufacturing method therefor
US10605367B2 (en) Sealing apparatus
JP2007177782A (ja) 燃焼圧力センサ付きグロープラグ
EP1403573B1 (en) Insertable gasket and inserting structure
JP2009002846A (ja) ガスセンサ及びその製造方法
JPWO2014167614A1 (ja) 接合構造体及びその接合方法
US9464535B2 (en) Stationary part sealing structure
JP7115436B2 (ja) ガスセンサ
US6619668B1 (en) Static metal gasket and method of manufacturing it
WO2012102082A1 (ja) メタルガスケット
JP6022498B2 (ja) 軸受装置
JP4411065B2 (ja) ガスセンサ
JP2007127619A (ja) ガスセンサ
JP7298584B2 (ja) ガスセンサ
JPS5844906B2 (ja) 金属製ガスケツト
JPH0226367A (ja) 圧力変形防止リング付き金属シール部材
CN113519106A (zh) 旋转电机用转子的制造方法
JP7475778B2 (ja) 金属ガスケット
CN112771292B (zh) 密封机构
JP2010065810A (ja) 密封構造
JPH02138575A (ja) 圧縮変態型金属シール部材
JP6115099B2 (ja) 密封装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210602

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210602

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220628

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220711

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7115436

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151