ガスセンサ及びその製造方法 <技術分野 > Gas sensor and its manufacturing method <Technical field>
本発明は、 内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するために使用される酸素 センサなどのガスセンサ (以下、 単にセンサともいう) に関する。 The present invention relates to a gas sensor (hereinafter, simply referred to as a sensor) such as an oxygen sensor used for detecting an oxygen concentration in exhaust gas of an internal combustion engine.
明 Light
ぐ背景技術 > Background technology>
この種のガスセンサは、 内外周面にそれぞ書れ電極層を有し、 先端が閉塞された 筒状の酸素イオン導電体からなる検出素子 (以下、 単に素子ともいう) を、 その 外周面を包囲するように形成された金具本体内に位置決めして固定している。 そ して、 外周面の電極層を金具本体に電気的に接続し、 検出素子の後端の開口に、 端子部材 (金属端子) をその先端側の内部接続端子側から内挿して内周面の電極 層との電気的な接続 (導通) を確保する構成とされている (例えば、 特許文献 1 の図 2、 3参照)。 このものは、 内燃機関の排気管にその外部から取着され、 前記 素子の内周面 (内側面) の電極層 (基準電極層) を基準酸素ガス (大気) に、 外 周面 (外側面) の電極層 (測定電極層) を排気ガスに接触させ、 素子内外周面の 酸素濃度差に対応して両電極間に起電力 (電位差) を生じさせ、 この起電力に基 づく信号を制御回路に出力し、 酸素濃度を検知し、 空燃比を制御するようにされ ている。 This kind of gas sensor has a detection element (hereinafter, simply referred to as an element) made of a cylindrical oxygen ion conductor whose front end is closed, having an electrode layer on the inner and outer surfaces, respectively. It is positioned and fixed within a surrounding metal fitting body. Then, the electrode layer on the outer peripheral surface is electrically connected to the metal fitting main body, and a terminal member (metal terminal) is inserted into the opening at the rear end of the detecting element from the internal connection terminal side on the distal end side to insert the inner peripheral surface. (See, for example, FIGS. 2 and 3 in Patent Document 1). This element is attached to the exhaust pipe of an internal combustion engine from the outside. The electrode layer (reference electrode layer) on the inner peripheral surface (inner surface) of the element is used as a reference oxygen gas (atmosphere), and the outer peripheral surface (outer surface). The electrode layer (measurement electrode layer) is brought into contact with the exhaust gas to generate an electromotive force (potential difference) between the two electrodes corresponding to the oxygen concentration difference on the inner and outer peripheral surfaces of the element, and controls the signal based on this electromotive force. It outputs to the circuit, detects the oxygen concentration, and controls the air-fuel ratio.
このような構成のガスセンサでは、 素子の内周面 (内面) と外周面 (外面) と の間のシール (気密及び液密) が破られると、 排気ガスが素子の内側に侵入する ことになる。 このため、 素子内面側の基準酸素ガスが汚染され、 酸素濃度の検知 能力が低下する。 また、 排気ガス中に含まれる油等が内側面の電極層の腐食を招 くなど様々な問題を生じる。 したがって、 排気ガスの侵入の可能性のある、 本体 の内周面と素子の外周面との間のシールは確実にする必要がある。 In the gas sensor having such a configuration, when the seal (airtightness and liquid tightness) between the inner peripheral surface (inner surface) and the outer peripheral surface (outer surface) of the element is broken, the exhaust gas enters the inside of the element. . Therefore, the reference oxygen gas on the inner surface side of the element is contaminated, and the ability to detect the oxygen concentration is reduced. In addition, various problems occur such as oil contained in the exhaust gas causing corrosion of the electrode layer on the inner surface. Therefore, it is necessary to ensure a seal between the inner peripheral surface of the main body and the outer peripheral surface of the element where exhaust gas can enter.
こうした中、 特許文献 1中の第 2図、 第 3図に記載のガスセンサは、 金具本体
(取付け金具) の内側であって、 素子の後端 (同図上端) 寄り部位と、 その素子 内に先端側が内挿配置された端子部材 (金属端子) の外周面の環状空間に、 滑石Under these circumstances, the gas sensor described in FIGS. 2 and 3 of Patent Document 1 Inside the (mounting bracket), near the rear end (upper end in the figure) of the element, and in the annular space of the outer peripheral surface of the terminal member (metal terminal) with the front end inserted inside the element, talc
(タルク粉体) 等からなるシール材を配置、 充填し、 これによつてシールを保持 している。 すなわち、 シール材の後端にセラミック製スリーブを配置し、 金具本 体の後端寄り部位において、 例えば、 その後端寄り部位を内側に曲げかつそのス リーブを先端側に押圧するスリ一ブ押圧固定手段にてシール材を圧縮してシール を確保していた。 (Talc powder) and other sealing materials are placed and filled, thereby holding the seal. That is, a ceramic sleeve is arranged at the rear end of the sealing material, and at a portion near the rear end of the bracket body, for example, a sleeve pressing and fixing is performed by bending the portion near the rear end inward and pressing the sleeve toward the front end side. The seal material was compressed by means to secure the seal.
[特許文献 1 ] 実開昭 5 3 - 9 5 8 8 4号公報 (第 2図、 第 3図) <発明の開示 > [Patent Document 1] Japanese Utility Model Application Publication No. Sho 53-958584 (FIGS. 2 and 3) <Disclosure of the Invention>
ところが、 特許文献 1の第 2図、 第 3図に記載のセンサでは、 その軸線方向に おいてシール材が素子と端子部材の 2部品に跨っているため、 同軸線方向におけ るシール材の配置領域が長くなる。 このようにシール材の軸線方向長さが長くな るセンサ構造では、 シール材を圧縮 (加圧) して金具本体内の内側に配置させる 場合に、 シール材に均一な荷重をかけることが難しくなりがちで、 部分的に比重 が上がらない部位が存在するシール材を形成し易くなる。 そして、 部分的に比重 が上がらない部位を有するシール材については、十分なシール性能が得られずに、 センサとしてのシール性が低下するおそれがある。 一方、 高い荷重を付与して軸 線方向長さの長いシール材の充填密度を高くすることも考えられるが、 荷重によ り検出素子が割れる可能性があるため現実的ではない。 However, in the sensors described in FIGS. 2 and 3 of Patent Document 1, the sealing material straddles the two components of the element and the terminal member in the axial direction. The arrangement area becomes longer. In such a sensor structure in which the length of the seal material in the axial direction is long, it is difficult to apply a uniform load to the seal material when compressing (pressing) the seal material and placing it inside the bracket body. It is easy to form a sealing material that is prone to have a portion where specific gravity does not increase partially. As for a sealing material having a portion where the specific gravity does not increase partially, the sealing performance as a sensor may be deteriorated without obtaining sufficient sealing performance. On the other hand, it is conceivable to increase the packing density of the sealing material having a long axial length by applying a high load, but this is not practical because the load may crack the detecting element.
さらに、 このようなガスセンサにおいては、 その端子部材 (金属端子) に、 出 力用の接続用コードを接続することで制御装置に出力される構成とされている。 ここに、 その接続の安定性ないし耐水性、 絶縁性等の確保のため、 通常、 そのコ ードの端子金具の外側はゴム製キャップ (ゴムカバー) にて覆われていることか ら、 次のような要請があった。 すなわち、 センサをなす金具本体は排気の熱によ つて高温となるため、 ゴム製キヤップもこの熱の伝播や放射熱によって高瘟とな る。 したがって、 このゴム製キャップに耐熱性の高いゴム材料が用いられるとし ても、 そのような熱害に対する保護対策を講ずる必要がある。 このため、 ゴム製
キャップがガスセンサに嵌合 (セット) された状態において、 金具本体の後端か らそのゴム製キャップの先端までには所定の寸法 (距離) を離間させる必要があ つ 7こ。 Further, in such a gas sensor, an output connection cord is connected to the terminal member (metal terminal) to output to the control device. Here, in order to ensure the stability of the connection, water resistance, insulation, etc., the outside of the terminal fitting of the cord is usually covered with a rubber cap (rubber cover). There was a request like this. In other words, since the temperature of the metal fitting body that forms the sensor becomes high due to the heat of the exhaust gas, the rubber cap also becomes a high-Pen due to the propagation of this heat and the radiant heat. Therefore, even if a rubber material having high heat resistance is used for the rubber cap, it is necessary to take measures to protect against such heat damage. Because of this, rubber When the cap is fitted (set) to the gas sensor, it is necessary to keep a predetermined distance (distance) from the rear end of the bracket body to the tip of the rubber cap.
一方、 このようなセンサについても、 その取付けスペースの関係等に基づき、 小型化や軽量化の要請があった。 しかし、 特許文献 1の第 2図、 第 3図に記載の センサでは、 このような寸法保持の要請や、 上記したようなシール材の配置領域 が長くなる構造に基づき、 センサの小型化の要請に応えられないといった問題が めつ 7こ。 本発明は、 こうした従来のセンサのもつ問題点に鑑みてなされたもので、 セン サの金具本体と素子との間のシール材によるシール性能の向上を図るとともに、 センサの短小化ないし小型化を図ることをその目的とする。 On the other hand, there has been a demand for downsizing and weight reduction of such sensors based on the mounting space and the like. However, in the sensors described in FIGS. 2 and 3 of Patent Document 1, there is a demand for downsizing of the sensor based on the requirement for maintaining such dimensions and the structure in which the arrangement region of the sealing material is long as described above. The problem is that they cannot respond to The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional sensor, and aims to improve the sealing performance of the sensor between the metal body of the sensor and the element by using a sealing material, and to shorten or downsize the sensor. Its purpose is to aim.
前記の目的を達成するため、 請求項 1記載の発明は、 先端が閉塞されて筒状を なすとともに内外周面に電極層を有する検出素子を、 その外周面を包囲するよう に形成された金具本体内に位置決めして前記外周面の電極層を該金具本体に電気 的に接続し、 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a metal fitting formed so as to surround a detection element having a cylindrical shape with a closed end and having an electrode layer on the inner and outer peripheral surfaces. Positioned inside the body, electrically connecting the electrode layer on the outer peripheral surface to the metal fitting body,
該検出素子の後端の開口に、 端子部材をその先端側から内挿して前記内周面の 極層に電気的に接続してなるガスセンサであって、 A gas sensor comprising a terminal member inserted into a rear end opening of the detection element from a front end side thereof and electrically connected to an extreme layer of the inner peripheral surface,
前記金具本体の内周面と前記検出素子の外周面との間の環状空間にシール材を 配置し、 Disposing a sealing material in an annular space between an inner peripheral surface of the metal fitting body and an outer peripheral surface of the detection element;
外周面に凸部が設けられた筒状のセラミック製スリーブを、 そのスリープ後端 を前記金具本体及び前記検出素子の後端より後方に位置させるとともに、 そのス リーブ先端によって前記シール材を先端側に圧縮可能に配置し、 A cylindrical ceramic sleeve provided with a convex portion on the outer peripheral surface has a sleep rear end positioned behind the rear ends of the metal fitting body and the detection element, and the sleeve front end positions the seal material on the front end side. To be compressible,
前記金具本体の後端寄り部位において、 該セラミック製スリーブの前記凸部を 介して該スリーブを先端側に押圧した状態で固定するスリーブ押圧固定手段によ つて、 前記シール材を圧縮して前記金具本体と前記検出素子との間のシールを保 持する構成のものにおいて、 At a position near the rear end of the metal fitting main body, the seal material is compressed by the sleeve pressing and fixing means for fixing the sleeve in a state where the sleeve is pressed to the front end side via the convex portion of the ceramic sleeve. In a configuration for maintaining a seal between the main body and the detection element,
前記シール材を、 前記金具本体及び前記検出素子の後端より先端側にのみ配置
し、 前記セラミック製スリーブを、 前記検出素子に対して同軸状にかつそのスリ ープ先端を前記検出素子の後端よりも先端側に位置させて前記シール材を先端側 に圧縮する構成としたことを特徴とする。 The sealing material is disposed only on the front end side from the rear ends of the fitting body and the detection element. The ceramic sleeve is coaxially arranged with respect to the detection element, and the end of the sleep thereof is positioned more distal than the rear end of the detection element, and the sealing material is compressed toward the distal end. It is characterized by the following.
本明細書において、 ガスセンサ又はその構成部材 (構成部品) について、 先端 又は先というときは、図 1におけるガスセンサ又は構成部材の下端又は下をいい、 後端又は後というときは、 図 1におけるガスセンサ又は構成部材の上端又は上を いう。 In this specification, when referring to the gas sensor or its constituent members (components), the term “front end” or “front” refers to the lower end or lower side of the gas sensor or constituent member in FIG. 1; Refers to the top or top of the component.
上記した本発明によれば、 次のような作用がある。 すなわち、 特許文献 1の第 2図、第 3図に記載のセンサのシール構造では、素子の後端寄り部位の外周面と、 その後方に位置する端子部材の外周面とに、 シール材が素子の軸線方向において 跨る状態で配置されるため、 シール材の量が多くなりがちで、 シール材の軸線方 向の長さが長くなり、 結果としてシール材の充填密度を高くすることが困難であ つた。 これに対し、 本願発明では、 シール材を金具本体 (以下、 単に本体ともい う) の内周面と素子の外周面との間の環状空間の部位のみに配置させて、 これを スリーブで圧縮する構造を有している。 According to the present invention described above, the following operations are provided. That is, in the sensor seal structure described in FIGS. 2 and 3 of Patent Document 1, the sealing material is attached to the outer peripheral surface of the part near the rear end of the element and the outer peripheral surface of the terminal member located behind the element. Are arranged in a state of straddling in the axial direction, the amount of the sealing material tends to increase, and the length of the sealing material in the axial direction increases, and as a result, it is difficult to increase the packing density of the sealing material. I got it. On the other hand, in the present invention, the sealing material is disposed only in the annular space between the inner peripheral surface of the metal fitting body (hereinafter, also simply referred to as the main body) and the outer peripheral surface of the element, and is compressed by the sleeve. It has a structure.
つまり、 本願発明では、 セラミック製スリーブを、 検出素子に対して同軸状に かつ自身の先端部内側に検出素子の後端側を配置させるようにしつつ、 このスリ 一ブ先端によってシール材を先端側に圧縮する構成としたのである。これにより、 シール材の軸線方向長さを、 従来のセンサ構造よりも短くすることができ、 セラ ミック製スリーブからの押圧力を受けた状態下でのシール材を、 高密度で比重の 高いものとすることができる。 その結果、 従来に比してシール性能に優れたガス センサを得ることができる。 In other words, in the present invention, the ceramic sleeve is arranged coaxially with the detection element and the rear end side of the detection element is arranged inside the front end of the ceramic sleeve. That is, the compression is performed. As a result, the length of the sealing material in the axial direction can be made shorter than that of the conventional sensor structure, and the sealing material under the state of receiving the pressing force from the ceramic sleeve has a high density and a high specific gravity. It can be. As a result, it is possible to obtain a gas sensor having better sealing performance than the conventional one.
加えて本発明では、 セラミック製スリーブの先端部内側に検出素子の後端側に 配置ようにしたことから、 シール材を圧縮するスリープを先端側に押圧する、 本 体の後端寄り部位におけるスリーブ押圧固定手段を、 従来のセンサよりも先端側 に設けることができる。 この結果、 本体の後端から端子部材の後端までの寸法を 従来と同様に確保するとしても、 本体の後端の位置を先端側に設定することがで きる分、 センサの短小化を図ることができる。
本発明のガスセンサによれば、 上述したように従来に比してシール材の軸線方 向長さを短くすることができるものであるが、 この軸線方向長さは、 具体的にはIn addition, in the present invention, since the detection element is disposed inside the front end of the ceramic sleeve on the rear end side, the sleeve for compressing the sealing material is pressed to the front end side. The pressing and fixing means can be provided on the distal end side of the conventional sensor. As a result, even if the dimensions from the rear end of the main body to the rear end of the terminal member are secured as before, the position of the rear end of the main body can be set to the front end side, thereby shortening the sensor. be able to. According to the gas sensor of the present invention, as described above, the axial length of the sealing material can be shortened as compared with the related art, but the axial length is specifically,
1 O mm以下の範囲内に設定することが好ましい。 1 0 mmより大きいと、 シー ル材をスリーブ先端により加圧した状態において、 シール材に均一な荷重がかか り難いからである。 軸線方向長さの下限値としては、 検出素子の内周面と金具本 体の外周面との間のシール性能が良好に得られれば特に制限はないが、 2 m m以 上とすると良好なシール性能を得ることができる。なお、本明細書において、 「シ 一ル材の軸線方向長さ」 とは、 シール材のうちで検出素子と接触する側の先端側 の端部と後端側の端部との間の長さであり、 検出素子の軸線方向に平行に沿った 方向の長さを指すものとする。 また、 本発明において、 スリーブの外周面に設け られる凸部の形態は、 軸線方向から見た時、 例えば外歯車形状のもののように周 方向において不連続のものとしてもよいが、 スリーブの周方向に環状をなすフラ ンジであるとよい。 環状をなすフランジからなる凸部とすることで、 スリーブ自 身を良好に軸線方向先端側に向かって押圧することができるからである。 前記凸部は該スリーブの外周面に設けてあればよいが、 請求項 1に記載のガス センサにおいては、 請求項 2に記載の発明のように、 前記凸部が、 該セラミック 製スリープの先端又は先端寄り部位に設けられているとよい。 というのは、 この ようにすることで、 本体の後端寄り部位におけるスリーブ押圧固定手段を、 少し でもセンサの先端側に位置させることができるため、 金具本体の軸線方向長さを 短くすることができ、 センサの低コスト化が図られ、 またセンサの短小化が図ら れるからである。 そして、 請求項 3に記載の本発明は、 前記セラミック製スリーブが前記端子部 材の外周面を包囲する構成としたことを特徴とする請求項 1又は 2に記載のガス センサである。 このように前記端子部材の外周面を包囲するものでは、 センサ内 部の保護に加えて、 端子部材の取付けの安定が図られる。 その上、 前記端子部材 に接続される接続用コードの端子金具を覆うゴム製キャップをセンサの後端寄り
部位に外嵌することで、 その取付けを行なうものでは、 セラミック製スリーブに 外嵌させることも容易となるため、 セラミックの放熱性に基づき、 ゴム製キヤッ プの熱害対策としても有効である。 なお、 包囲する軸線方向についての範囲は、 接続用コードの端子金具の接続に支障のない範囲とすればよい。 スリーブ押圧固定手段としては、 請求項 5に記載のように、 前記スリーブ押圧 固定手段が、 前記スリーブにおける前記凸部の後部に、 前記金具本体の後端寄り 部位の周縁を、 内側に加締めて被せてなるものが好ましい。 ただし、 該セラミツ ク製スリーブの前記凸部を介して該スリーブを先端側に押圧した状態で固定する ものであればよく、これに限定されるものでない。他にも、詳しくは後述するが、 例えば、 スリーブの前記凸部の後部に、 別の金属製の環状部材を被せて先端側に 押圧した状態の下で、 この環状部材を金具本体の後端寄り部位に溶接などにより 固定することでもよい。 すなわち、 適宜の手段を用いることができる。 また、 本発明のガスセンサの好ましい製法は、 請求項 6〜 8に記載したとおり である。 請求項 6は、 請求項 5に記載のガスセンサを製造するにあたり、 前記セ ラミック製スリーブを、 そのスリーブ後端を前記金具本体及び前記検出素子の後 端より後方に位置させるとともに、 そのスリープ先端によって前記シーノレ材を先 端側に圧縮可能に配置した後、 前記セラミック製スリーブを先端側に押圧してそ のスリープ先端によって前記シール材を先端側に圧縮した状態の下で、 前記スリ ーブにおける前記凸部の後部に、 前記金具本体の後端寄り部位の周縁を内側に加 締めて被せることを特徴とするガスセンサの製造方法である。 請求項 7は、 請求項 5に記載のガスセンサを製造するにあたり、 前記セラミツ ク製スリーブを、 そのスリーブ後端を前記金具本体及び前記検出素子の後端より 後方に位置させるとともに、 そのスリーブ先端によって前記シール材を先端側に 圧縮可能に配置した後、 前記セラミック製スリープを先端側に押圧してそのスリ ーブ先端によって前記シール材を先端側に圧縮するのと略同時に、 前記スリープ
における前記凸部の後部に、 前記金具本体の後端寄り部位の周縁を内側に加締め て被せることを特徴とするガスセンサの製造方法である。 請求項 8は、 請求項 6又は 7において、 前記スリーブにおける前記凸部の後部 に、 前記金具本体の後端寄り部位の周縁を内側に加締めて被せた後で、 前記端子 部材をその先端側から前記スリープ内に挿入し、 前記検出素子の後端の開口に内 挿して前記内周面の電極層に電気的に接続することを特徴とするガスセンサの製 造方法である。 以上の説明から明らかにように、 本願発明のガスセンサにおいては、 シール材 の軸線方向長さを、 従来のセンサ構造よりも短くすることができる。 このため、 セラミック製スリーブからの押圧力を受けた状態下でのシール材を、 高密度で比 重の高いものとすることができることから、 従来に比してシール性能に優れたガ スセンサとなすことができる。 It is preferable to set within the range of 1 O mm or less. If it is larger than 10 mm, it is difficult to apply a uniform load to the sealing material when the sealing material is pressed by the tip of the sleeve. The lower limit of the axial length is not particularly limited as long as the sealing performance between the inner peripheral surface of the detection element and the outer peripheral surface of the bracket body can be sufficiently obtained. Performance can be obtained. In this specification, the “length of the seal material in the axial direction” means the length between the end on the front end side and the end on the rear end side of the seal material that comes into contact with the detection element. And the length in the direction parallel to the axial direction of the detection element. Further, in the present invention, the form of the convex portion provided on the outer peripheral surface of the sleeve may be discontinuous in the circumferential direction when viewed from the axial direction, for example, in the form of an external gear. It is preferable that the flange is annular. This is because the sleeve itself can be satisfactorily pressed toward the distal end in the axial direction by using the convex portion formed of the annular flange. The convex portion may be provided on the outer peripheral surface of the sleeve. In the gas sensor according to claim 1, as in the invention according to claim 2, the convex portion has a tip of the ceramic sleep. Or it is good to be provided in the part near the tip. This is because, by doing this, the sleeve pressing and fixing means at the portion near the rear end of the main body can be positioned at the tip of the sensor as much as possible, so that the axial length of the bracket main body can be shortened. This is because the cost of the sensor can be reduced and the sensor can be shortened. The third aspect of the present invention is the gas sensor according to the first or second aspect, wherein the ceramic sleeve surrounds an outer peripheral surface of the terminal member. In this way, by surrounding the outer peripheral surface of the terminal member, in addition to protection of the inside of the sensor, the mounting of the terminal member is stabilized. In addition, a rubber cap that covers the terminal fitting of the connection cord connected to the terminal member is located near the rear end of the sensor. By attaching to the outside, it is easy to attach to the ceramic sleeve if it is attached. Therefore, it is also effective as a measure against heat damage of the rubber cap based on the heat dissipation of ceramic. The range of the surrounding axial direction may be a range that does not hinder the connection of the terminal fittings of the connection cord. As the sleeve pressing and fixing means, as described in claim 5, the sleeve pressing and fixing means is formed by caulking the periphery of a portion near the rear end of the metal fitting body to the rear of the convex portion of the sleeve. It is preferable to use a cover. However, the present invention is not limited to this as long as the sleeve is pressed and fixed to the distal end side via the convex portion of the ceramic sleeve. In addition, as will be described later in detail, for example, under a state in which another metal annular member is placed over the rear portion of the convex portion of the sleeve and pressed toward the distal end, the annular member is connected to the rear end of the fitting body. It may be fixed to the close part by welding or the like. That is, appropriate means can be used. Further, a preferred method for producing the gas sensor of the present invention is as described in claims 6 to 8. According to a sixth aspect of the present invention, in manufacturing the gas sensor according to the fifth aspect, the ceramic sleeve is arranged such that a rear end of the sleeve is located rearward of a rear end of the metal fitting body and the rear end of the detection element, and a sleep front end thereof. After arranging the see-through material to be compressible on the front end side, the ceramic sleeve is pressed to the front end side, and the seal material is compressed to the front end side by the sleep front end, and the sleeve is compressed in the sleeve. A method of manufacturing a gas sensor, characterized in that a peripheral edge of a portion near a rear end of the metal fitting body is swaged inward to cover a rear portion of the convex portion. According to a seventh aspect of the present invention, in manufacturing the gas sensor according to the fifth aspect, the rear end of the sleeve made of the ceramic is positioned behind the rear end of the metal fitting body and the detection element, and the sleeve end is formed by the front end of the sleeve. After arranging the seal material to be compressible on the distal end side, substantially simultaneously with pressing the ceramic sleep to the distal end side and compressing the seal material to the distal end side by the end of the sleeve, A method for manufacturing a gas sensor, wherein a peripheral edge of a portion near a rear end of the metal fitting body is swaged inward on a rear portion of the convex portion in the above. According to claim 8, the terminal member according to claim 6 or 7, after the peripheral edge of a portion near the rear end of the metal fitting body is swaged inward on the rear portion of the convex portion of the sleeve, and A gas sensor, wherein the gas sensor is inserted into the sleep, and inserted into the opening at the rear end of the detection element to be electrically connected to the electrode layer on the inner peripheral surface. As is apparent from the above description, in the gas sensor of the present invention, the axial length of the sealing member can be shorter than that of the conventional sensor structure. For this reason, the sealing material under the pressing force from the ceramic sleeve can be made to have a high density and a high specific gravity. be able to.
加えて本発明のガスセンサでは、 セラミック製スリーブの先端部内側に検出素 子の後端側に配置させるようにしたことから、 シール材を圧縮するスリ一プを先 端側に押圧する、 本体の後端寄り部位におけるスリーブ押圧固定手段を、 従来の センサよりも先端側に設けることができる。 この結果、 本体の後端から端子部材 の後端までの寸法を従来と同様に確保するとしても、 本体の後端の位置を先端側 に設定することができる分、 センサの短小化を図ることができる。 In addition, in the gas sensor of the present invention, since the detection element is arranged inside the front end of the ceramic sleeve at the rear end side, a slip for compressing the sealing material is pressed to the front end side. The sleeve pressing and fixing means at the portion near the rear end can be provided on the front end side of the conventional sensor. As a result, even if the dimensions from the rear end of the main body to the rear end of the terminal member are secured as before, the position of the rear end of the main body can be set to the front end side, so the sensor can be shortened. Can be.
さらに、 本発明のガスセンサの製造方法によれば、 前記セラミック製スリーブ を先端側に押圧してそのスリーブ先端によって前記シール材を先端側に圧縮した 状態の下で、 或いは、 前記シール材を先端側に圧縮するのと略同時に、 前記金具 本体の後端寄り部位の周縁を内側に加締めて被せることとした。 このため、 その 加締めに際しては、シール材は圧縮されているから、高いシール性が確保される。 なお、 本発明のガスセンサの製造方法では、 セラミック製スリープのスリーブ先 端とシール材とを当接させて、 セラミック製スリープを先端側に押圧させるよう にしてもよく、 あるいはセラミック製スリ一ブのスリーブ先端とシール材との間
に中間部材 (例えば、 一定厚さの環状板部材) を介在させて、 セラミック製スリ ープを先端側に押圧させてもよい。 Further, according to the method for manufacturing a gas sensor of the present invention, the ceramic sleeve is pressed to the tip side and the sealing material is compressed to the tip side by the sleeve tip, or the sealing material is pressed to the tip side. Approximately at the same time as the compression, the peripheral edge of the metal part body near the rear end is swaged inward to cover the metal part. For this reason, at the time of caulking, the sealing material is compressed, so that a high sealing property is ensured. In the method of manufacturing a gas sensor according to the present invention, the end of the sleeve of the ceramic sleeve may be brought into contact with the sealing material so that the ceramic sleep is pressed toward the end, or the sleeve of the ceramic sleeve may be pressed. Between the sleeve tip and the sealing material An intermediate member (for example, an annular plate member having a constant thickness) may be interposed therebetween to press the ceramic sleeper to the distal end side.
<図面の簡単な説明 > <Brief description of drawings>
図 1は、 本発明のガスセンサの実施の形態を示す半断面正面図。 FIG. 1 is a half sectional front view showing an embodiment of a gas sensor of the present invention.
図 2は、 図 1の A部 (要部) 拡大図。 Fig. 2 is an enlarged view of part A (main part) of Fig. 1.
図 3は、 図 1のガスセンサの仕掛かり品 (端子部材の組立て前) を示す断面正 面図。 FIG. 3 is a cross-sectional front view showing the in-process product of the gas sensor of FIG. 1 (before assembling the terminal member).
図 4は、 図 1のガスセンサを排気管に取付け、 ゴム製キャップ付きのコードの 端子金具を端子部材に接続した状態の半断面正面図。 Fig. 4 is a half cross-sectional front view of the state in which the gas sensor of Fig. 1 is attached to the exhaust pipe, and the terminal fitting of the cord with a rubber cap is connected to the terminal member.
図 5は、 本発明のガスセンサにおけるスリ一ブ押圧固定手段の別例を示す要部 拡大断面図。 FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part showing another example of the sleeve pressing and fixing means in the gas sensor of the present invention.
図 6は、 本発明のガスセンサにおけるスリ一ブ押圧固定手段の別例を示す要部 拡大断面図。 FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part showing another example of the sleeve pressing and fixing means in the gas sensor of the present invention.
図 7は、 セラミック製スリーブにおける凸部の別例を示す要部拡大断面図。 図 8は、 セラミック製スリーブにおける凸部の別例を示す要部拡大断面図。 図 9は、 図 2において、 セラミック製スリーブの先端とシール材との間に環状 板部材を介在させた要部拡大断面図。 FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing another example of a projection on a ceramic sleeve. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing another example of a projection on a ceramic sleeve. FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a main part in FIG. 2, in which an annular plate member is interposed between a tip end of a ceramic sleeve and a sealing material.
なお、 図中の符号は、 以下のとおりである。 The symbols in the figure are as follows.
1 ガスセンサ 1 Gas sensor
2 金具本体 2 Bracket body
2 b 金具本体の後端 2 b Rear end of bracket body
7 b 後金具本体の後端寄り部位 7 b Area near the rear end of the rear bracket body
1 5 検出素子 1 5 Detector
1 5 b 検出素子の後端 1 5 b Rear end of detector
2 1 シール材 2 1 Sealing material
2 5 セラミック製スリーブ 2 5 Ceramic sleeve
2 6 セラミック製スリーブの先端
2 7 セラミック製スリーブの後端 2 6 Tip of ceramic sleeve 2 7 Rear end of ceramic sleeve
2 8 セラミック製スリーブのフランジ (凸部) 2 8 Ceramic sleeve flange (convex)
3 1 端子部材 3 1 Terminal material
H 排気管 H exhaust pipe
<発明を実施するための最良の形態 > <Best mode for carrying out the invention>
本発明に係るガスセンサを具体化した実施の形態例について、 図 1ないし図 4 を参照して詳細に説明する。 図中、 1は本例のガスセンサ (酸素センサ) であつ て、 金具本体 2は S U S 4 3 0からなり、 先端側 (図下側) の内周が細い円断面 でス トレートに形成された小径空孔 3を備えており、 その小径空孔 3の上端部に は上向き拡径状のテーパーをなす内周段部 4が周設され、 内周段部 4の後端 (図 上端) より後方には小径空孔 3より大径の円断面でストレートの円筒内周面 5が 形成されている。 そして、 円筒内周面 5の後端より後方の内周面は、 上向きに拡 径状のテーパ面 6を介して円筒内周面 5より拡径され、 薄肉円筒部 7からなる拡 径円筒内周面 8を備えている。 この薄肉円筒部 7における後端寄り部位 7 bは、 図 2に示したように、 センサの軸線 Gと同軸の円筒状態から、 ダイス Dを力 Pで 先端側に押されて、 内側に押し曲げられると同時に先端側にカシメられたもので ある。 このような、 金具本体 2はその内周面が、 センサの軸線 (次記するねじ 1 0の軸線と同じ) Gに対して先端 (図示下端) 2 a側から後端 2 b側に向かって 同軸で拡径する段付き円筒状をなしている。 An embodiment of a gas sensor according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the figure, reference numeral 1 denotes the gas sensor (oxygen sensor) of the present example, and the bracket main body 2 is made of SUS430, and a small diameter is formed in a straight section with a thin circular cross section at the tip side (the lower side in the figure). At the upper end of the small-diameter hole 3, there is provided an inner peripheral step 4 having an upwardly tapering shape, and is located rearward from the rear end (upper end in the figure) of the inner peripheral step 4. Has a straight cylindrical inner peripheral surface 5 with a circular cross section larger in diameter than the small diameter holes 3. The inner peripheral surface behind the rear end of the cylindrical inner peripheral surface 5 is expanded upward from the cylindrical inner peripheral surface 5 via a tapered surface 6 having an enlarged diameter, and is formed into a large-diameter cylinder including a thin-walled cylindrical portion 7. It has a peripheral surface 8. As shown in FIG. 2, the rear end portion 7 b of the thin-walled cylindrical portion 7 is pressed from the cylindrical state coaxial with the sensor axis G by the force P to the tip side by the force P, and is bent inward. At the same time, it was caulked to the tip. The inner peripheral surface of the metal fitting body 2 has an inner peripheral surface that is the same as the axis of the sensor (the same as the axis of the screw 10 described below). It has a stepped cylindrical shape that expands coaxially.
一方、 このような金具本体 2における円筒内周面 5及びテーパ面 6に対応する 部位の外側には、 排気管 Hへの取付け用 (ねじ込み用) の六角部 9を膨拡状に備 えている。 そして、 六角部 9の下部外周には取付け用のねじ 1 0を備えており、 この取付け用のねじ 1 0の先端側には外径が縮径された縮径部 1 1を備えており、 ここには複数のガス流通孔付きの素子保護キャップ 1 2が嵌合されて溶接などに より固定されている。 また、 六角部 9の上部には上記した薄肉円筒部 7が連接さ れている。 On the other hand, a hexagonal portion 9 for mounting (screw-in) to the exhaust pipe H is provided in an expanded shape outside the portion corresponding to the cylindrical inner peripheral surface 5 and the tapered surface 6 in the metal fitting body 2. . A screw 10 for mounting is provided on the outer periphery of the lower part of the hexagonal portion 9, and a reduced diameter portion 11 whose outer diameter is reduced is provided on a tip side of the mounting screw 10, Here, a plurality of element protection caps 12 having gas circulation holes are fitted and fixed by welding or the like. The thin cylindrical portion 7 described above is connected to the upper portion of the hexagonal portion 9.
本形態では、 金具本体 2の内側の内周段部 4に、 後端側からリング状の金属製
( S U S 4 3 0製) パッキン 1 3が載置状にセットされている。 そして、 金具本 体 2の内部にはその上方から先端 1 5 aが閉塞状で筒状をなす検出素子 1 5がそ の先端 1 5 a側から同軸状に内挿されている。 ただし、 検出素子 1 5はその中間 位置よりやや上部の外周面に外向きに突出するよう周設された外周凸部 (フラン ジ) 1 6を備えており、 この外周凸部 (フランジ) 1 6が、 金具本体 2の内側の 内周段部 4に金属製パッキン 1 3を介して行き止り状に位置決めされている。 な お、 本形態では、 素子 1 5の先端側外周面に形成された.電極層 (図示せず) は、 外周凸部 1 6に延設されており、 金属製パッキン 1 3を介して金具本体 2に電気 的に接続されている。 また、 外周凸部 1 6は、 その先端側の辺が内周段部 4のテ 一パー角に対応するように形成されており、 外径は円筒内周面 5内に収まるよう に設定されている。 そして、 外周凸部 1 6の上下 (軸線 G) 方向の幅は円筒内周 面 5における上下方向の寸法より小さめに設定されている。 なお、 外周凸部 1 6 より、 先端側の外周面は緩テーパーで先細り状に形成され、 後端側の外周面は略 ス トレートに形成されている。 ただし、 後端 1 5 bの開口寄りの内外周面には面 取りが付されている。 In this embodiment, a ring-shaped metal member is provided on the inner peripheral step 4 inside the bracket body 2 from the rear end side. (Made of SUS430) Packing 13 is set in a mounted state. A detection element 15 having a closed end 15a and a cylindrical shape is inserted from above into the metal fitting body 2 coaxially from the front end 15a side. However, the detecting element 15 is provided with an outer peripheral convex portion (flange) 16 provided so as to protrude outward on the outer peripheral surface slightly above the intermediate position, and the outer peripheral convex portion (flange) 16 is provided. However, it is positioned in a dead end shape on the inner peripheral step portion 4 inside the metal fitting body 2 via the metal packing 13. In this embodiment, the electrode layer (not shown) is formed on the outer peripheral surface on the distal end side of the element 15. The electrode layer (not shown) extends to the outer peripheral convex portion 16, and the metal fitting 13 is provided via a metal packing 13. It is electrically connected to the main unit 2. In addition, the outer peripheral convex portion 16 is formed such that the side on the tip end side corresponds to the taper angle of the inner peripheral step portion 4, and the outer diameter is set so as to fit within the cylindrical inner peripheral surface 5. ing. The width in the vertical direction (axis G) of the outer peripheral convex portion 16 is set to be smaller than the dimension in the vertical direction of the cylindrical inner peripheral surface 5. In addition, from the outer peripheral convex portion 16, the outer peripheral surface on the front end side is formed into a tapered shape with a gentle taper, and the outer peripheral surface on the rear end side is formed in a substantially straight shape. However, the inner and outer peripheral surfaces near the opening at the rear end 15b are chamfered.
さて、 このような素子 1 5における外周凸部 1 6の上方であって、 素子 1 5の 外周面 1 5 cと本体 2の円筒内周面 5の間には、 金属 (N i ) 線製のパッキング 1 8が配置されている。 そして、 金具本体 2のテーパ面 6と薄肉円筒部 7の内周 面である拡径円筒内周面 8の内側と、 素子 1 5の外周面 1 5 cとによって形成さ れた環状空間内には、 本形態では滑石粉末 (又は六方晶窒化ホウ素の粉末) から なるシール材 2 1が配置(圧縮充填) されている。ただし、 このシール材 2 1は、 その後端が素子 1 5及び本体 2の後端より先端側に位置するように配置され、 本 形態では断面略楔形をなしている。 By the way, above the outer peripheral convex portion 16 of the element 15 and between the outer peripheral surface 15 c of the element 15 and the cylindrical inner peripheral surface 5 of the main body 2, a metal (N i) wire Packing of 18 is arranged. Then, in the annular space formed by the inside of the enlarged-diameter cylindrical inner peripheral surface 8 which is the inner peripheral surface of the tapered surface 6 of the metal fitting body 2 and the thin cylindrical portion 7 and the outer peripheral surface 15 c of the element 15. In this embodiment, a sealing material 21 made of talc powder (or hexagonal boron nitride powder) is arranged (compressed and filled) in this embodiment. However, the sealing member 21 is arranged such that the rear end thereof is located closer to the front end side than the rear ends of the element 15 and the main body 2, and has a substantially wedge-shaped cross section in the present embodiment.
そして、 このようなシール材 2 1の後端側には、 アルミナ等からなり、 略円筒 状に形成された絶縁性を有するセラミック製スリーブ 2 5が次のように配置され、 固定されている。 すなわち、 セラミック製スリーブ 2 5は、 その先端 2 6寄り部 位を、 素子 1 5の後端 1 5 b寄り部位の外周面 1 5 cと、 本体 2の薄肉円筒部 7 の内周面 8との間に、 素子 1 5と同軸状に配置されている。 そして、 その先端 2
6でシール材 2 1を先端側に圧縮し、 金具本体 2と素子 1 5との間のシールを保 持している。 ただし、 スリーブ 2 5は先端 2 6の外周面に凸部であるフランジ 2 8を周方向に備えており、 そのフランジ 2 8を介して、 そのスリーブ 2 5を先端 側に押圧させた状態で固定するスリープ押圧固定手段によって、 シール材 2 1を 圧縮し、金具本体 2と検出素子 1 5との間のシールを保持している。本形態では、 同フランジ 2 8の後部 (後端向き面) 2 8 bに、 金属 (S U S 4 3 0 ) 線製の O リングパッキング 3 0を配置し、 その状態において、 上記したように、 薄肉円筒 部 7における後端寄り部位 7 bの周縁を、 内側に加締めて被せることによって、 スリーブを先端側に押圧している。 なお、 この段階においては、 図 3の左側に示 した仕掛かり品を呈している。 On the rear end side of such a sealing material 21, a ceramic sleeve 25 made of alumina or the like and formed in a substantially cylindrical shape and having an insulating property is arranged and fixed as follows. That is, the ceramic sleeve 25 has its tip 26 closer to the rear end 15 b of the element 15, the outer peripheral surface 15 c closer to the b, and the main body 2 thin inner cylindrical portion 7 inner peripheral surface 8. Between them, they are arranged coaxially with the element 15. And the tip 2 At 6, the sealing material 21 is compressed to the tip side, and the seal between the metal fitting body 2 and the element 15 is maintained. However, the sleeve 25 is provided with a convex flange 28 on the outer peripheral surface of the distal end 26 in the circumferential direction, and is fixed with the sleeve 25 pressed to the distal end side via the flange 28. The seal material 21 is compressed by the sleep pressing and fixing means to hold the seal between the metal fitting body 2 and the detection element 15. In the present embodiment, an O-ring packing 30 made of metal (SUS430) wire is arranged on the rear portion (the surface facing the rear end) 28 b of the flange 28, and in that state, as described above, The sleeve is pressed to the front end side by crimping and covering the periphery of the rear end portion 7b of the cylindrical portion 7 inside. At this stage, the in-process product shown on the left side of Fig. 3 is presented.
なお、 薄肉円筒部 7における後端寄り部位 7 bの周縁を、 内側に加締めて被せ るに当たっては、 その前に、 図 3中、 矢印 Kで示したように、 所定の荷重 (例え ば、 1 0〜3 0 k N ) で、 セラミック製スリーブ 2 5を先端側に押圧してそのス リープ先端 2 6によってシール材 2 1を先端側に圧縮しておくのが好ましい。 す なわち、 このように圧縮した状態の下で、 ダイス Dを先端側に押し、 スリープ 2 5における凸部 2 8の後部に、 金具本体 2の後端寄り部位 7 bの周縁を内側に加 締めて被せるのが好ましい。 このようにすれば、 その力シメとは別に、 シール材 2 1を十分に圧縮することができるため、 より高いシール性が確保されるためで ある。 ただし、 シール材 2 1を先端側に圧縮するのと略同時に、 スリープ 2 5に おける凸部 2 8の後部に、 金具本体 2の後端寄り部位 7 bの周縁を内側に加締め て被せることとしてもよい。 Before the peripheral edge of the portion 7b near the rear end of the thin-walled cylindrical portion 7 is swaged inward, a predetermined load (for example, as indicated by an arrow K in FIG. 3) It is preferable to press the ceramic sleeve 25 to the distal end side at 10 to 30 kN) to compress the sealing material 21 to the distal end side by the sleep distal end 26. In other words, under such a compressed state, the die D is pushed toward the front end, and the periphery of the part 7 b near the rear end of the metal fitting body 2 is added to the rear of the convex part 28 of the sleep 25. It is preferable to tighten and cover. This is because the sealing material 21 can be sufficiently compressed separately from the force-shrinkage, so that a higher sealing property is ensured. However, at the same time as compressing the sealing material 21 to the front end side, the peripheral edge of the part 7 b near the rear end of the bracket body 2 should be swaged inward to cover the rear part of the convex part 28 in the sleep 25. It may be.
一方、 このような本形態のセラミック製スリーブ 2 5は、 後端 2 7側の内周面 に内向きに微量突出するフランジ 2 9を備えており、 この内側に出力用の端子部 材 3 1が内挿されるように形成されている。 また、 同スリープ 2 5の内外周面は 両フランジ 2 8、 2 9の部位を除いてそれぞれ同径 (ス トレート) とされ、 本形 態では後端寄り部位の半分以上が、 素子 1 5及び金具本体 2の後端から後方に突 出し、 外部に露出している。 このように本形態のガスセンサ 1では、 図 1に示す ようにセラミック製スリープ 2 5の後端側が金具本体 2の後端から突出して外部
に露出しており、 このセラミック製スリーブ 2 5が素子 1 5を外部から機械的に 保護する保護筒としても機能している。 On the other hand, such a ceramic sleeve 25 of the present embodiment has a flange 29 slightly projecting inward on the inner peripheral surface on the rear end 27 side, and inside this terminal member 3 1 for output. Is formed to be interpolated. In addition, the inner and outer peripheral surfaces of the sleep 25 have the same diameter (straight) except for the flanges 28 and 29, and in this embodiment, at least half of the rear end portion is the element 15 and the element 15. It protrudes rearward from the rear end of the bracket body 2 and is exposed to the outside. As described above, in the gas sensor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. The ceramic sleeve 25 also functions as a protective cylinder for mechanically protecting the element 15 from the outside.
しかして、 図 3に示したセンサ仕掛かり品に、 先細りの段付き円筒状に形成さ れた端子部材 3 1を、 その先端側の内部接続端子 3 3の側から、 セラミック製ス リーブ 2 5の内側を通して、 素子 1 5の後端 1 5 b寄り部位の開口内に圧入する ことで、 図 1及び図 4に示したセンサとして組立てられる。 なお、 端子部材 3 1 の内部接続端子 3 3は素子 1 5の内周面 1 5 dに形成された電極層 (図示せず) に、 それ自体のパネ性により圧接され、 電気的接続 (導通) が保持されている。 図 4に示したように、 このように組立てられたセンサ 1における本体 2の後端 2 bから端子部材 3 1の後端 3 1 bまでの軸線方向長さ L 1は、 接続用コード 4 0 構成する端子金具 4 3を端子部材 3 1に嵌合して接続したときにおいて、 接続用 コード 4 0のうちで端子金具 4 3を被覆してなるゴム製キヤップ 4 5が排気管の 熱害を受けないように、 本体 2の後端 2 bと接続用コード 4 0のゴム製キャップ 4 5との間に必要な軸線方向長さ Sが保持されるものに設定されている。 Then, the terminal member 31 formed into a tapered stepped cylindrical shape is attached to the in-process sensor shown in Fig. 3 by the ceramic sleeve 25 from the side of the internal connection terminal 33 on the tip side. The sensor shown in Figs. 1 and 4 is assembled by pressing the element 15 into the opening near the rear end 15b of the element 15 through the inside. The internal connection terminal 33 of the terminal member 31 is pressed into contact with an electrode layer (not shown) formed on the inner peripheral surface 15 d of the element 15 by its own panel property, and is electrically connected (conductive). ) Is held. As shown in FIG. 4, the axial length L 1 from the rear end 2 b of the main body 2 to the rear end 3 1 b of the terminal member 3 1 in the sensor 1 assembled in this manner is equal to the connection cord 40. When the constituent terminal fittings 43 are fitted and connected to the terminal members 31, the rubber cap 45 covering the terminal fittings 43 of the connecting cords 40 causes heat damage to the exhaust pipe. The length is set so that the necessary axial length S is held between the rear end 2 b of the main body 2 and the rubber cap 45 of the connection cord 40 so as not to be received.
前記した組立てにおいては、 端子部材 3 1を予め検出素子 1 5の後端 1 5 bの 開口に内挿してその内周面の電極層に電気的に接続しておいてから、 セラミック 製スリーブ 2 5をセットし、 金具本体 2の後端寄り部位 7 bの周縁を内側に加締 めて被せることもできる。 しかし、 前記したように、 スリーブ 2 5をセットして 金具本体 2の後端寄り部位 7 bの周縁を内側に加締めて被せた後で、 端子部材 3 1をその先端側からスリーブ 2 5内に挿入し、 検出素子 1 5の後端 1 5 bの開口 に内挿してその内周面の電極層に電気的に接続する場合には、 組立てが容易とな る。 というのは、 端子部材 3 1を予め検出素子 1 5に内挿しておいてから、 セラ ミック製スリープ 2 5をセットする場合には、 端子部材 3 1の傾斜により、 セラ ミック製スリープ 2 5が端子部材 3 1に干渉したり、 衝突してセットが困難とな る場合がある。 しかし、 端子部材 3 1を後で内挿する場合には、 このような問題 を容易に回避できる。 In the above-described assembling, the terminal member 31 is inserted in advance into the opening of the rear end 15 b of the detection element 15 and electrically connected to the electrode layer on the inner peripheral surface thereof. 5 can be set, and the peripheral edge of the portion 7b near the rear end of the metal fitting body 2 can be swaged inward to cover. However, as described above, after the sleeve 25 is set and the peripheral edge of the portion 7b near the rear end of the bracket main body 2 is crimped inward, the terminal member 31 is inserted into the sleeve 25 from the front end side. When it is inserted into the opening of the rear end 15b of the detection element 15 and electrically connected to the electrode layer on the inner peripheral surface thereof, assembly becomes easy. That is, when the ceramic sleep 25 is set after the terminal member 31 is inserted into the detection element 15 in advance, the ceramic sleep 25 is set due to the inclination of the terminal member 31. It may interfere with the terminal member 31 or collide, making it difficult to set. However, when the terminal member 31 is inserted later, such a problem can be easily avoided.
なお、 本形態において端子部材 3 1は、 その先端 3 1 aから後端 3 1 bに向け て、小径の揷入ガイド部 3 2、内部接続端子 3 3の部位、中間筒部 3 4、そして、
括れ部 3 5を介して後端寄りの外部接続端子 3 6をなすように、 S U S 3 0 4製 の金属薄板を丸めて形成されており、 一側が軸線に沿って切れたものとされてい る (図 3の右図参照)。 ただし、 内部接続端子 3 3における切れ目は軸線方向にお いて凹凸に形成されており、 素子 1 5へのセット時に内部接続端子 3 3の部位が そのパネ性により素子 1 5の内周面 1 5 dの電極層に圧接されるように形成され ている。 なお、 外部接続端子 3 6をなす外周面の後端は面取り状に形成されてお り、接続用コード 4 0を構成する端子金具 4 3を被せ易く形成されている。また、 接続用コード 4 0は、 端子金具 4 3と、 端子金具 4 3を被覆するゴム製キャップ 4 5 (例えばフッ素系ゴムにて形成) と、 リード線 4 1と、 一端側が端子金具 4 3と当接しつつ電気的に接続し、 他端側がリード線 4 1に加締められ電気的に接 続する加締め端子 4 2とを有している。 このうち、 端子金具 4 3は、 端子部材 3 1の外側に嵌合させて接続されたときに、 自身は変形することなく、 端子部材 3 1の外部接続端子 3 6を縮径させる剛性を有する材料 (例えばインコネル 1 7 8 ) から形成される。このような接続用コード 4 0をガスセンサ 1に取付けることで、 リード線 4 1を通じて、 ガスセンサ 1の検出素子 1 5からの出力信号を外部装置 (例えば E C U) に送信することができる。 In the present embodiment, the terminal member 31 has a small-diameter insertion guide portion 32, a portion of the internal connection terminal 33, an intermediate cylindrical portion 34, and a portion extending from the front end 31a to the rear end 31b. , It is formed by rolling a metal sheet made of SUS304 so as to form an external connection terminal 36 near the rear end via the constricted portion 35, and one side is cut along the axis. (See the figure on the right in Figure 3). However, the cut in the internal connection terminal 33 is formed unevenly in the axial direction, and when the device is set on the element 15, the internal connection terminal 33 has a portion formed on the inner peripheral surface 15 of the element 15 due to the panel characteristics. It is formed so as to be pressed against the electrode layer d. The rear end of the outer peripheral surface forming the external connection terminal 36 is formed in a chamfered shape, and is formed so as to be easily covered with the terminal fitting 43 constituting the connection cord 40. The connection cord 40 includes a terminal fitting 43, a rubber cap 45 covering the terminal fitting 43 (for example, formed of fluorine-based rubber), a lead wire 41, and a terminal fitting 43 at one end. And a crimping terminal 42 that is electrically connected to the other end while being crimped to the lead wire 41. Of these, the terminal fittings 4 3 have rigidity to reduce the diameter of the external connection terminal 36 of the terminal member 31 without being deformed when the terminal fittings 4 3 are fitted and connected to the outside of the terminal member 31. It is formed from a material (eg, Inconel 178). By attaching such a connection cord 40 to the gas sensor 1, an output signal from the detection element 15 of the gas sensor 1 can be transmitted to an external device (for example, an ECU) through the lead wire 41.
図 4中に示した接続用コード 4 0は、 前記もしたが端子金具 4 3を覆うように 図示断面において L字状をなすゴム製キャップ 4 5を備えており、 センサ 1への 装着時において、 ゴム製キャップ 4 5の開口寄り内側が、 スリーブ 2 5に弹性的 に嵌合するように形成されている。 なお端子部材 3 1における 3 8は、 素子 1 5 に対する過挿入防止のストッパーであり、 スリープ 2 5の後端 2 7に係止するよ うに外方に突出状に形成されている。 そして、 図中の 3 9は、 端子部材の挿入後 における抜け止めであり、 揷入時にはセラミック製スリープ 2 5の後端2 7のフ ランジ 2 9の内周面にてバネ性によって絞り込まれてそのフランジ 2 9を通過し、 通過後はフランジ 2 9の先端でパネ性により開放されて、 その上方が広がる舌片 状に、 中間筒部 3 4において切り込み状に形成されている。 The connection cord 40 shown in FIG. 4 includes a rubber cap 45 having an L-shaped cross section as shown in FIG. 4 so as to cover the terminal fitting 43 when it is attached to the sensor 1. The inside of the rubber cap 45 near the opening is formed so as to be elastically fitted to the sleeve 25. Reference numeral 38 in the terminal member 31 is a stopper for preventing excessive insertion of the element 15, and is formed so as to protrude outward so as to be locked to the rear end 27 of the sleep 25. Then, 3 9 in the figure denotes a retaining after insertion of the terminal member, at the time揷入narrowed down by the spring resistance at an inner circumferential surface of the flange 2 9 of the rear end 2 7 ceramic Sleep 2 5 After passing through the flange 29, the flange 29 is opened at the tip of the flange 29 by a panel, and is formed in a tongue-like shape extending upward and in a notch shape in the intermediate cylindrical portion 34.
このようなセンサ 1は、 図 4に示したように、 排気管 Hに、 ヮッシャ Wを介し てねじ込み方式で取付けられる。 そして、 端子部材 3 1の外部接続端子 3 6に、
接続用コード 4 0の端子金具 4 3を被せることでその間の導通が保持され、 セン サとして使用される。 一方、 本形態のセンサ 1においては、 セラミック製スリー ブ 2 5の先端寄り部位を素子 1 5の後端 1 5 b寄り部位の外周面 1 5 cに重なる ように同軸状に配置して組立てられている。 すなわち、 シール材 2 1は、 本体2 の内側において素子 1 5の外周面の周りにのみ存在し、 従来のように軸線方向に おいて素子と端子部材とに跨がせて配置されていないため、 シール材 2 1の軸線 方向長さ L 3を短くすることができる。 このため、 スリーブ 2 5の押圧力によつ て圧縮充填された状態のシール材 2 1における充填密度を高くすることができ、 従来のセンサ構造に比してシール性能に優れたガスセンサ 1を得ることができる。 なお、 本形態においてシール材の長さ L 3は 4 mmである。 As shown in FIG. 4, such a sensor 1 is attached to the exhaust pipe H via a washer W by a screwing method. Then, to the external connection terminal 36 of the terminal member 31, By covering the terminal fittings 43 of the connection cord 40, conduction between them is maintained and used as a sensor. On the other hand, in the sensor 1 according to the present embodiment, the ceramic sleeve 25 is assembled coaxially so that the portion near the front end of the ceramic sleeve 25 overlaps the outer peripheral surface 15 c near the rear end 15 b near the element 15. ing. That is, the sealing material 21 exists only around the outer peripheral surface of the element 15 inside the main body 2 and is not disposed so as to straddle the element and the terminal member in the axial direction as in the related art. The length L 3 in the axial direction of the sealing material 21 can be reduced. Therefore, the packing density of the sealing material 21 in a state of being compressed and filled by the pressing force of the sleeve 25 can be increased, and the gas sensor 1 having excellent sealing performance as compared with the conventional sensor structure can be obtained. be able to. In the present embodiment, the length L3 of the sealing material is 4 mm.
しかも、 シール材 2 1の軸線方向における配置領域を小さく しつつ、 スリーブ 2 5のフランジ 2 8の形成位置を先端 2 6の外周面に設定したため、 本体 2の後 端 2 bの位置を素子 1 5の先端側に設定することができるから、 センサの短小化 ひいては小型化が図られる。 また、 その短小化が図られる分、 センサ 1を排気管 Hに取り付けた際における排気管からセンサの後端までの長さ L 2を短くできる ため、 取り付けスペースを小さくできる。 In addition, the position where the flange 28 of the sleeve 25 is formed is set on the outer peripheral surface of the distal end 26 while reducing the axial arrangement area of the sealing material 21, so that the position of the rear end 2 b of the main body 2 is Since it can be set at the tip side of 5, the sensor can be made shorter and, consequently, more compact. In addition, since the length is reduced, the length L2 from the exhaust pipe to the rear end of the sensor when the sensor 1 is mounted on the exhaust pipe H can be reduced, so that the mounting space can be reduced.
さらに本形態では、 接続用コード 4 0におけるゴム製キャップ 4 5が、 セラミ ック製スリープ 2 5の外周面に軸線方向長さ Sを保持した状態で弾性的に嵌合 (接触) されている。 このため、 ゴム製キャップ 4 5に対する熱害も少なくでき る上に、 その取付けの安定が図られ、 センサ内部に対する水、 油の侵入防止効果 も高く保持できる。 Further, in this embodiment, the rubber cap 45 of the connection cord 40 is elastically fitted (contacted) to the outer peripheral surface of the ceramic sleep 25 while maintaining the axial length S. . For this reason, heat damage to the rubber cap 45 can be reduced, the mounting of the cap can be stabilized, and the effect of preventing water and oil from entering the inside of the sensor can be kept high.
なお、 上記の形態では、 スリーブ押圧固定手段として、 本体 2の後端寄り部位 におけるカシメによって、 スリーブ 2 5のフランジ (凸部) 2 8を先端側に押圧 した場合を例示したが、 図 5に示したようにしても具体化できる。 図 5は、 スリ 一プ押圧固定手段の別例を示したもので、前記形態のそれとの相違点のみ説明し、 同一部位には同一の符号を付すに止める。 以下も同様とする。 すなわち、 本体 2 の後端寄り部位 7 bの外周面に、 図示のような L形断面を有するリング 5 1を、 その縦筒部 5 2を介して外嵌し、 平リング部 5 3を介して、 Oリングパッキング
3 0を押圧するように配置しておく。 そして、 このリング 5 1を介してスリープ を矢印 Pで示したように先端側に押圧してシール材 2 1を圧縮し、 その状態の下 で、 縦筒部 5 2の内周面と本体 2の後端寄り部位 7 bの外周面との間を溶接して スリーブ 2 5を本体 2に固定したものである。 Note that, in the above embodiment, as a sleeve pressing and fixing means, a case where the flange (convex portion) 28 of the sleeve 25 is pressed to the front end side by caulking at a position near the rear end of the main body 2 is illustrated in FIG. It can also be embodied as shown. FIG. 5 shows another example of the slip pressing and fixing means. Only the differences from the above-described embodiment will be described, and the same portions will be denoted by the same reference numerals. The same applies to the following. That is, a ring 51 having an L-shaped cross section as shown in the figure is externally fitted to the outer peripheral surface of the portion 7 b near the rear end of the main body 2 through the vertical cylindrical portion 52, and the flat ring portion 53. O-ring packing It is arranged so that 30 is pressed. Then, the sleep is pressed to the distal end side as shown by the arrow P through the ring 51 to compress the sealing material 21, and under this state, the inner peripheral surface of the vertical cylindrical portion 52 and the main body 2 are compressed. The sleeve 25 is fixed to the main body 2 by welding between the rear end portion 7b and the outer peripheral surface of the portion 7b.
さらに、 図 6に示したように、 本体 2の後端寄り部位 7 bの外周面にネジ 7 c を設けておき、 図示のような L形断面を有するリング 6 1における、 縦筒部 6 2 の内周面にメスネジを設けておき、 これを本体 2のネジ 7 cにねじ込むことで、 縦筒部 6 2の上端内側に突出する平リング部 6 3を介して、 Oリングパッキング 3 0を押圧することにより、スリープ 2 5を先端側に圧縮するようにしてもよい。 また、 前記形態では、 セラミック製スリーブ 2 5における凸部を環状のフラン ジとしたが、 このようなものに限定されるものでない。 さらに、 前記形態では、 セラミック製スリーブ 2 5における凸部をその先端に設けたが、 この位置は、 例 えば図 7に示したように、 同スリーブ 2 5の先端 2 6よりも後端寄り位置として もよい。 図 7では、 その凸部 2 8の先端面 2 8 aでもシール材 2 1を圧縮するよ うにシール材が配置されている。 Further, as shown in FIG. 6, a screw 7 c is provided on an outer peripheral surface of a portion 7 b near the rear end of the main body 2, and a vertical cylindrical portion 6 2 of a ring 61 having an L-shaped cross section as shown in the figure is provided. A female screw is provided on the inner peripheral surface of the main body 2, and this is screwed into the screw 7 c of the main body 2, so that the O-ring packing 30 is inserted through the flat ring portion 63 protruding inside the upper end of the vertical cylindrical portion 62. By pressing, the sleep 25 may be compressed to the distal end side. Further, in the above-described embodiment, the convex portion of the ceramic sleeve 25 is an annular flange, but is not limited to this. Further, in the above-described embodiment, the protruding portion of the ceramic sleeve 25 is provided at the front end, but this position is, as shown in FIG. 7, for example, a position closer to the rear end than the front end 26 of the sleeve 25. It may be as. In FIG. 7, the sealing material is arranged so as to compress the sealing material 21 even at the tip end surface 28 a of the projection 28.
なお、 図 7においては、 そのフランジ (凸部) 2 8の先端面 2 8 aにおいても シール材 2 1を圧縮しているが、 このような凸部は、 シール材の圧縮を受け持た なくてもよい。 図 8はその一例を示したものであり、 前記形態における拡径円筒 内周面 8のテーパ面 6寄り部位 8 bの内径を小さくし、 シール材 2 1の外径を小 さくしたものである。 この図 8のものにおいては、 スリーブ 2 5の先端寄りにあ るフランジ (凸部) 2 8を除くスリーブの先端 2 6のみにてシール材 2 1の圧縮 を行なう構成とされている。 このことからも理解されるが、 凸部 2 8の軸線 G方 向における位置は、 シール材の使用量の低減化の観点からはいずれにあってもよ い。 ただし、 後端側にするほど、 本体の後端部が後方に位置することとなる。 ま た、 凸部 2 8の軸線 G方向における厚さが厚い場合も同様である。 In FIG. 7, the sealing material 21 is also compressed at the distal end surface 28 a of the flange (convex portion) 28, but such a convex portion is not responsible for the compression of the sealing material. Is also good. FIG. 8 shows an example of this, in which the inner diameter of the tapered surface 6 near the tapered surface 6 of the inner peripheral surface 8 in the above-described embodiment is reduced, and the outer diameter of the sealing material 21 is reduced. . In FIG. 8, the sealing material 21 is compressed only at the tip 26 of the sleeve except for the flange (convex portion) 28 near the tip of the sleeve 25. As can be understood from this, the position of the protrusion 28 in the direction of the axis G may be any position from the viewpoint of reducing the amount of sealing material used. However, the rear end of the main unit is located more rearward as the position is closer to the rear end. The same applies to the case where the thickness of the projection 28 in the direction of the axis G is large.
また、 上記した各実施の形態では、 スリーブ 2 5の先端 2 6がシール材 2 1を 直接圧縮する構造のものを例示したが、 図 9に示したように、 図 2において、 ス リーブ 2 5の先端 2 6とシール材 2 1の後端 (後端面) 2 2との間に、 一定厚さ
の雲母や S U S 4 3 0等によりなる環状板部材 7 1を介在させて圧縮するように してもよい。 このような環状板部材 7 1を介在させる場合には、 次のような効果 がある。 というのは、 スリーブ 2 5の内周面と検出素子 1 5の外周面 1 5 cとの 間の隙間を小さく設定した場合、 スリープ 2 5の配置 (セット) 時において検出 素子 1 5が金具本体 2の軸線に対して偏心して配置を生じていることがあると、 素子 1 5に過度の応力がかかって素子 1 5が割れるなどの破損を生じるおそれが ある。 このような破損防止のため、 素子 1 5の外周面とスリーブ 2 5の内周面と の間には、 ある程度の隙間を設ける必要がある。 一方、 このような隙間が大きく なるほど、 その隙間からのシール材 2 1のはみ出しや漏出等の不具合を招くおそ れがある。 ところが、 図 9に示したように、 スリーブ 2 5の先端 2 6とシール材 2 1の後端 2 2との間に、 環状板部材 7 1を介在させた場合には、 この環状板部 材 7 1の内周面と素子 1 5の外周面との隙間を小さくしておくことで、 このよう な不具合の発生を防止できる。 つまり、 図 9に示したように環状板部材 7 1を介 在させることで、 素子 1 5の外周面とスリーブ 2 5の内周面との隙間を大きくせ ざるを得ない設計とする場合においても、 その隙間からのシール材のはみ出し等 を防止できるという効果がある。 Further, in each of the above-described embodiments, the structure in which the tip 26 of the sleeve 25 directly compresses the sealing material 21 has been exemplified. However, as shown in FIG. Constant thickness between the front end 26 of the seal material and the rear end (rear end face) 22 of the sealing material 21 An annular plate member 71 made of mica, SUS430 or the like may be interposed and compressed. When such an annular plate member 71 is interposed, the following effects are obtained. That is, when the gap between the inner peripheral surface of the sleeve 25 and the outer peripheral surface 15 c of the detection element 15 is set small, the detection element 15 is attached to the fitting body when the sleep 25 is placed (set). If the element 15 is eccentric with respect to the axis 2, the element 15 may be damaged due to excessive stress applied thereto and the element 15 being cracked. In order to prevent such damage, it is necessary to provide a certain gap between the outer peripheral surface of the element 15 and the inner peripheral surface of the sleeve 25. On the other hand, as such a gap becomes larger, there is a possibility that problems such as protrusion or leakage of the sealing material 21 from the gap may be caused. However, as shown in FIG. 9, when an annular plate member 71 is interposed between the front end 26 of the sleeve 25 and the rear end 22 of the seal member 21, the annular plate member By making the gap between the inner peripheral surface of 71 and the outer peripheral surface of element 15 small, the occurrence of such a problem can be prevented. In other words, as shown in FIG. 9, in the case where the annular plate member 71 is interposed, the gap between the outer peripheral surface of the element 15 and the inner peripheral surface of the sleeve 25 must be increased. This also has the effect of preventing the sealing material from protruding from the gap.
さらに、 前記形態ではセラミック製スリーブが、 その後端から端子部材の後端 寄り部位を突出させて、 その端子部材の外周面を包囲する構成のものとしたが、 本発明において、 同スリープはこのようなものに限定されるものではない。 すな わち、 スリーブの長さは適宜に設定すればよく、 また、 端子部材は、 それへの接 続用のコードの端子が接続できれば良く、 したがって、 必ずしも、 端子部材は、 セラミック製スリーブの後端から突出していることを要しない。 Further, in the above-described embodiment, the ceramic sleeve is configured to protrude from the rear end of the terminal member near the rear end thereof and surround the outer peripheral surface of the terminal member. However, the present invention is not limited to this. In other words, the length of the sleeve may be set appropriately, and the terminal member may be connected to the terminal of the cord for connection thereto.Therefore, the terminal member is not necessarily made of the ceramic sleeve. It does not need to protrude from the rear end.
また、 セラミック製スリーブについては、 その外周面を凸部を除いて同径 (ス トレート) のものとして具体化したが、 テーパーが付けられていてもよい。 とく に、 後端 (図示上端) に向って細い緩勾配のテーパーに形成したときは、 コード の端子金具のゴム製キヤップを嵌合させる場合、 テーパー嵌合となるため安定し た固定が得られる。 Also, the ceramic sleeve is embodied as having the same diameter (straight) except for the protruding portion on the outer peripheral surface, but may be tapered. In particular, when the tapered end is formed with a gentle taper toward the rear end (upper end in the figure), the rubber cap of the terminal fitting of the cord is tapered to ensure stable fixation. .
さらに、 端子部材については、 金属薄板を丸めて周方向において有端の筒状に
形成したものとしたが、 周方向に無端の管材で形成したものでもよい。 なお、 本 発明におけるセラミック製スリーブは、 絶縁性を有するセラミックであればよく アルミナに限定されるものではない。 また、 シール材についても、 滑石や六方晶 窒化ホウ素の粉末に限定されるものではない。 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、 本発明の精神と範 囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にと つて明らかである。 Furthermore, as for the terminal member, the metal sheet is rolled into a cylindrical shape with ends in the circumferential direction. Although it was formed, it may be formed of a tubular material that is endless in the circumferential direction. The ceramic sleeve in the present invention is not limited to alumina as long as it has insulating properties. Also, the sealing material is not limited to talc or hexagonal boron nitride powder. Although the present invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
本出願は、 2003年 5月 29日出願の日本特許出願 (特願 2003— 151795) に基づ くものであり、 その内容はここに参照として取り込まれる。
This application is based on a Japanese patent application filed on May 29, 2003 (Japanese Patent Application No. 2003-151795), the contents of which are incorporated herein by reference.