JP6438877B2 - Gas sensor - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガスなどの被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するための酸素ガスセンサやNOxガスセンサ、HCガスセンサ等のガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor such as an oxygen gas sensor, a NOx gas sensor, or an HC gas sensor for detecting a specific gas concentration in a gas to be measured such as exhaust gas.
このようなガスセンサ(例えば酸素センサ)には、検知部をなす先端側に一対の電極(検知用電極)が設けられた酸素イオン導電性を有する固体電解質よりなる帯板状、或いは棒状をなすセンサ素子(以下、単に素子ともいう)が用いられるものがある。このようなガスセンサ(以下、単にセンサともいう)は、例えばエンジンの排気ガス管に取付けられるネジ部を備えて筒状に形成された金具本体(主体金具)の内側(内部)に、絶縁材(セラミック、例えばアルミナ)からなるホルダ、すなわち素子を位置決めする部材が配置されている。そして、このホルダにおいて先後に貫通して設けられた貫通孔に対し、センサ素子を、その先端側に形成された検知部をホルダの先端から先方に突出させ、その検知部を含む突出部位が測定対象ガスに晒される構成を有している。このようなガスセンサは、金具本体のネジ部を介して排気管にねじ込み方式で固定され、その素子の先端側を排気管内に突出させて排気ガスに晒すようにし、ガス濃度差に基づいて発生する電気信号を、素子の後端寄り部位に設けられた電極端子に接続されたリード線を介し、外部に設けられたECU(エンジンコントロールユニット)に出力して、空燃比制御されるのに使用される。 In such a gas sensor (for example, an oxygen sensor), a sensor having a strip shape or a rod shape made of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity in which a pair of electrodes (detection electrodes) are provided on the tip side forming the detection portion. Some elements (hereinafter also simply referred to as elements) are used. Such a gas sensor (hereinafter also referred to simply as a sensor) has an insulating material (inside) inside a metal fitting body (main metal fitting) formed in a cylindrical shape with a screw portion attached to an exhaust gas pipe of an engine, for example. A holder made of ceramic (for example, alumina), that is, a member for positioning the element is disposed. Then, the sensor element is made to project forward from the tip of the holder to the through hole provided in the holder so as to penetrate through the tip, and the projecting part including the sensor is measured. It is configured to be exposed to the target gas. Such a gas sensor is fixed to the exhaust pipe through a screw portion of the metal fitting body by screwing, and the tip end side of the element protrudes into the exhaust pipe to be exposed to the exhaust gas, and is generated based on the gas concentration difference. It is used for air-fuel ratio control by outputting an electric signal to an ECU (Engine Control Unit) provided outside via an electric lead connected to an electrode terminal provided near the rear end of the element. The
ところで、この種のガスセンサを構成するセンサ素子については、その内外に設けられる電極やヒータへの通電用の電極等の導体(導電層)には、白金等の貴金属が使用される。このため、素子の先後長が長くなるほど、その使用量も増えることからコストアップとなる。したがって、そのコスト低減の要請からその先後長の短小化が要請されている。また、こうした貴金属の使用量の低減のみならず、消費電力の低減などの省エネ上の要請からも、近時は、益々、その短小化ないし小型化が要請されている。このセンサ素子の短小化については、例えば、金具本体内に設けられるホルダの後方において突出するその後端部位の突出量(突出長)を短くすることが考えられるが、これには自ずと限界がある。というのは、この素子の後端部位は、外部に引き出されるリード線の先端に設けられた端子(端子金具)との接点をなす電極端子が形成されるところであり、この接点における電気的接続の信頼性を高めるため、その形成面には所定の先後長(寸法)が必要となる。また、その接点においては、素子の先端側から受ける熱的影響を回避する必要があり、そのためには、その電極端子の位置は高温となる素子の先端からできるだけ離したい(遠ざけたい)。こうしたことから、ホルダの後端側における素子の長さ寸法の短小化には限界がある。 By the way, about the sensor element which comprises this kind of gas sensor, noble metals, such as platinum, are used for conductors (conductive layer), such as an electrode provided inside and outside and an electrode for energizing a heater. For this reason, as the front and rear length of the element increases, the amount of use increases and the cost increases. Therefore, there is a demand for shortening the length of the head in order to reduce costs. In addition to the reduction of the amount of precious metals used, not only the demand for energy saving such as the reduction of power consumption, but also the recent shortening or miniaturization has been demanded. As for the shortening of the sensor element, for example, it is conceivable to shorten the protruding amount (protruding length) of the rear end portion protruding behind the holder provided in the metal fitting body, but this naturally has a limit. This is because the rear end portion of this element is formed with an electrode terminal that forms a contact point with a terminal (terminal fitting) provided at the leading end of a lead wire drawn out to the outside. In order to improve reliability, a predetermined front and rear length (dimension) is required on the formation surface. Further, at the contact, it is necessary to avoid the thermal influence received from the tip side of the element. For this purpose, the position of the electrode terminal is desired to be as far as possible from the tip of the element that is at a high temperature. For these reasons, there is a limit to shortening the length dimension of the element on the rear end side of the holder.
そこで、上記ホルダを先端側から後方に凹ませて凹部を形成し、この凹部にセンサ素子の先端側の一部を収容することで、ホルダの先端から先方に突出する先端側、すなわち、測定対象であるガスに晒される側の先端部位の突出長を小さくしたガスセンサが開発されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, the holder is recessed backward from the tip side to form a recess, and a part on the tip side of the sensor element is accommodated in the recess, so that the tip side protruding from the tip of the holder, that is, the measurement target A gas sensor has been developed in which the protruding length of the tip portion exposed to the gas is reduced (see, for example, Patent Document 1).
ところで、凹部を有するセラミックホルダを製造する際には、図7に示すように、金型1000を構成する金型部品1100、1300、1500、1700、1900で形成されたキャビティ内にホルダの原料粉末(セラミック粉末)RMを充填し、雄型(金型部品)1300、1500、1700を順に上方に押圧してキャビティ内の原料粉末RMをプレスして圧粉体とする。その後、圧粉体を金型から取り出して焼成し、ホルダが完成する。
このとき、図8に示す圧粉体300の凹部350の隅部300Rは、雄型1500の上面側の角部1500Sによって形成されるが、雄型1500の摩耗防止や型抜きのし易さ等を考慮して角部1500Sは面取りされ、断面から見て曲面状になっている。
ところが、角部1500Sが断面から見て曲面になっていると、雄型1500の角部1500Sのプレス力(図7の矢印、角部1500Sから斜め外側上方への力)が分散するため原料粉末RMに十分に伝わらず、圧粉が不十分になる場合がある。このため、図8に示すように、雄型1500の型抜き時に圧粉体300の隅部300Rにクラックが生じたり、圧粉体300の焼成時の収縮反応で隅部300Rにクラックが生じるおそれがあった。
By the way, when manufacturing a ceramic holder having a recess, as shown in FIG. 7, the raw material powder of the holder is placed in the cavity formed by the
At this time, the
However, if the
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、センサ素子を挿通させて保持するホルダとして、凹部を有するホルダの製品不良を低減させたガスセンサを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this present condition, Comprising: It aims at providing the gas sensor which reduced the product defect of the holder which has a recessed part as a holder which penetrates and hold | maintains a sensor element.
本発明のガスセンサは、筒状をなす金具本体の内側に、軸線方向に貫通する貫通孔が形成されたセラミック製のホルダが配置されており、この貫通孔に、先端側に検知部を備えてなる帯板状又は棒状をなすセンサ素子が通され、該センサ素子が、その先端を該ホルダの先端より先方に突出させてなるガスセンサにおいて、前記ホルダは、前記金具本体の内孔に設けられた後端向き面に係止される先端向き面を有すると共に、該先端向き面と、前記ホルダを後端側から前記金具本体に押圧する押圧部材とによって前記金具本体に位置決めされ、かつ前記ホルダは、先端向き面から見たときに前記貫通孔を包囲する領域に対して後方に凹むか、又は後端向き面から見たときに前記貫通孔を包囲する領域に対して先方に凹む凹部を有しており、前記軸線方向に沿った断面を見たとき、該凹部は、前記貫通孔から前記軸線方向に垂直に延びる水平部と、該凹部の端縁から前記貫通孔側に向かって延びる第1直線部と、該水平部及び第1直線部との間を繋いで前記凹部の隅部をなす接続部とを有し、前記接続部の全長の70%以上の長さでかつ該接続部の中央を含む領域が第2直線部をなすことを特徴とする。
このガスセンサによれば、凹部の隅部をなす接続部の全長の70%以上が直線状(第2直線部)をなしている。この場合、ホルダをセラミックの原料粉末以を圧粉して製造する際、隅部を形成するための雄型を軸線方向に沿った断面で見たとき、その角部の全長の70%以上の長さも直線状になる。このため、原料粉末を雄型でプレスする際、角部のプレス力が分散せずに原料粉末に十分に伝わり、圧粉を十分に行うことができる。このため、雄型の型抜き時に圧粉体の隅部にクラックが生じたり、圧粉体の焼成時の収縮反応で隅部にクラックが生じることを抑制し、ホルダの製品不良を低減ないし防止することができる。
又、接続部の中央を含む領域が直線状(第2直線部)であるので、例えば接続部の一端側のみが直線状である場合に比べ、雄型の角部のプレス力がより確実に原料粉末に加わる。
In the gas sensor of the present invention, a ceramic holder in which a through-hole penetrating in the axial direction is formed inside a cylindrical metal fitting body, and a detector is provided on the tip side in the through-hole. In a gas sensor in which a sensor element in the form of a band plate or a bar is passed, and the sensor element projects its tip forward from the tip of the holder, the holder is provided in an inner hole of the metal fitting body The front end facing surface that is locked to the rear end facing surface, the front end facing surface, and a pressing member that presses the holder from the rear end side to the metal fitting main body. A recess recessed backward with respect to the region surrounding the through-hole when viewed from the front-facing surface, or a recess recessed forward with respect to the region surrounding the through-hole when viewed from the rear-facing surface. And said When the cross section along the line direction is viewed, the concave portion includes a horizontal portion extending perpendicularly to the axial direction from the through hole, and a first straight portion extending from the edge of the concave portion toward the through hole side, A connecting portion that connects the horizontal portion and the first straight portion to form a corner portion of the concave portion, and is a region that is 70% or more of the total length of the connecting portion and includes the center of the connecting portion. Forms a second straight line portion.
According to this gas sensor, 70% or more of the total length of the connecting portion forming the corner of the recess is linear (second straight portion). In this case, when the holder is manufactured by compacting the ceramic raw material powder or more, when the male mold for forming the corner is viewed in a cross section along the axial direction, it is 70% or more of the total length of the corner. The length is also linear. For this reason, when the raw material powder is pressed with a male mold, the pressing force at the corners is sufficiently transmitted to the raw material powder without being dispersed, and the powder compaction can be sufficiently performed. This prevents cracks from occurring in the corners of the green compact during die cutting of the male mold or cracks in the corners due to the shrinkage reaction during firing of the green compact, reducing or preventing product defects in the holder. can do.
Further, since the region including the center of the connecting portion is linear (second linear portion), for example, the pressing force at the corner of the male mold is more reliably than when only one end side of the connecting portion is linear. Join the raw powder.
前記凹部の前記軸線方向に沿った断面を見たとき、前記接続部のうち、前記第2直線部の両端と、前記水平部及び前記第1直線部とをそれぞれ繋ぐ領域が外側に向かって凸の曲線部をなすとよい。
このガスセンサによれば、断面で見たときに雄型の角部の全長の70%以上を直線状にしつつも、面取りされているために雄型の摩耗が防止され、かつ型抜きがし易くなる。
When the cross section of the concave portion along the axial direction is viewed, a region connecting both ends of the second straight portion, the horizontal portion, and the first straight portion of the connection portion protrudes outward. It is good to make the curve part.
According to this gas sensor, since 70% or more of the total length of the corner of the male mold is linear when viewed in cross section, the wear of the male mold is prevented because of the chamfering, and the mold can be easily removed. Become.
この発明によれば、センサ素子を挿通させて保持するホルダとして、凹部を有するホルダの製品不良を低減させたガスセンサを得ることができる。 According to this invention, the gas sensor which reduced the product defect of the holder which has a recessed part as a holder which penetrates and hold | maintains a sensor element can be obtained.
本発明のガスセンサを実施するための形態について、図1〜図4に基づいて詳細に説明する。ただし、本形態は、排気ガス中の酸素濃度を検出する全領域空燃比ガスセンサを具体化したものであり、したがって、まずこのガスセンサ1の全体構成について概略説明し、その後、各部位と共にその構成についてさらに詳細に説明する。
図1において、ガスセンサ(全領域空燃比ガスセンサ)1は、センサ素子21と、軸線O方向に貫通してセンサ素子21を挿通させる貫通孔32を有するホルダ(セラミックホルダ)30と、セラミックホルダ30の径方向周囲を取り囲む主体金具11と、を備えている。
センサ素子21のうち、検知部22が形成された先端寄り部位が、セラミックホルダ30より先端に突出している。このように貫通孔32を通されたセンサ素子21は、セラミックホルダ30の後端面側(図示上側)に配置されたシール材(本例では滑石)41を、絶縁材からなるスリーブ43、リングワッシャ45を介して先後方向に圧縮することによって、主体金具11の内側において先後方向に気密を保持して固定されている。なお、センサ素子21の後端29を含む後端29寄り部位はスリーブ43及び主体金具11より後方に突出しており、その後端29寄り部位に形成された各電極端子24に、シール材85を通して外部に引き出された各リード線71の先端に設けられた端子金具75が圧接され、電気的に接続されている。また、この電極端子24を含むセンサ素子21の後端29寄り部位は、保護筒81でカバーされている。以下、さらに詳細に説明する。
なお、セラミックホルダ30、主体金具11、シール材41がそれぞれ特許請求の範囲の「ホルダ」、「金具本体」、「押圧部材」に相当する。
The form for implementing the gas sensor of this invention is demonstrated in detail based on FIGS. 1-4. However, the present embodiment embodies an all-range air-fuel ratio gas sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas. Therefore, first, the overall configuration of the gas sensor 1 will be briefly described, and then the configuration together with each part. Further details will be described.
In FIG. 1, a gas sensor (full-range air-fuel ratio gas sensor) 1 includes a
Of the
The
センサ素子21は軸線O方向に延びると共に、測定対象に向けられる先端側(図示下側)に、検知用電極等(図示せず)からなり被検出ガス中の特定ガス成分を検出する検知部22を備えた帯板状(板状)をなしている。センサ素子21の横断面は、先後において一定の大きさの長方形(矩形)をなし(図2参照)、セラミック(固体電解質等)を主体として細長いものとして形成されている。このセンサ素子21自体は、従来公知のものと同じものであり、固体電解質(部材)の先端寄り部位に検知部22をなす一対の検知用電極が配置され、これに連なり後端寄り部位には、検知用出力取り出し用のリード線71接続用の電極端子24が露出形成されている。また、本例では、センサ素子21のうち、固体電解質(部材)に積層状に形成されたセラミック材の先端寄り部位内部にヒータ(図示せず)が設けられており、後端寄り部位には、このヒータへの電圧印加用のリード線71接続用の電極端子24が露出形成されている。なお、図示はしないが、これら電極端子24は縦長矩形に形成され、例えばセンサ素子21の後端29寄り部位において、帯板の幅広面(両面)に3つ又は2つの電極端子が横に並んでいる。
なお、センサ素子21の検知部22に、アルミナ又はスピネル等からなる多孔質の保護層が被覆されていてもよい。
The
The
主体金具11は、先後において同心異径の筒状をなし、先端側が小径で、後述するプロテクタ51、61を外嵌して固定するための円筒状の円環状部(以下、円筒部ともいう)12を有し、その後方(図示上方)の外周面には、それより大径をなす、エンジンの排気管への固定用のネジ13が設けられている。そして、その後方には、このネジ13によってセンサ1をねじ込むための多角形部14を備えている。また、この多角形部14の後方には、ガスセンサ1の後方をカバーする保護筒(外筒)81を外嵌して溶接する円筒部15が連設され、その後方には外径がそれより小さく薄肉のカシメ用円筒部16を備えている。なお、このカシメ用円筒部16は、図1では、カシメ後のために内側に曲げられている。なお、多角形部14の下面には、ねじ込み時におけるシール用のガスケット19が取着されている。
一方、主体金具11は、軸線O方向に貫通する内孔18を有している。内孔18の内周面は後端側から先端側に向かって径方向内側に先細るテーパ状の段部を有し、この段部が後端向き面17を形成している。
The
On the other hand, the
主体金具11の内側には、絶縁性セラミック(例えばアルミナ)からなり、概略短円筒状に形成されたセラミックホルダ30が配置されている。セラミックホルダ30は、先端に向かって先細りのテーパ状に形成された先端向き面30aを有している。そして、先端向き面30aの外周寄りの部位が後端向き面17に係止されつつ、セラミックホルダ30が後端側からシール材41で押圧されることで主体金具11内にセラミックホルダ30が位置決めされ、かつ隙間嵌めされている。
一方、貫通孔32は、セラミックホルダ30の中心に設けられると共に、センサ素子21が略隙間なく通るように、センサ素子21の横断面とほぼ同一の寸法の矩形の開口とされている。
A
On the other hand, the through-
図2、図3に示すように、貫通孔32の先端側には、先端向き面から見たときに貫通孔32を包囲する領域に対して後方に凹み、貫通孔32の先端に連通すると共に貫通孔32より径大な凹部35が形成されている。本例では、凹部35は貫通孔32より径大の円形をなし、凹部35の底面(貫通孔32の先端の位置)35bは平面をなしている。又、本例では凹部35の内周面35iは軸線O方向に平行になっている。そして、凹部35の底面35bと内周面35iとの間を繋ぐ部位が隅部35cを形成している。なお、内周面35iと先端向き面30aとの間の部位、及び貫通孔32と底面35bとの間の部位は、それぞれ面取りされている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the through
センサ素子21は、セラミックホルダ30の貫通孔32に通され、センサ素子21の先端をセラミックホルダ30及び主体金具11の先端12aよりも先方に突出させている。
一方、センサ素子21の先端部位には、本形態では、2層構造からなり、共にそれぞれ通気孔(穴)56、67を有する有底円筒状のプロテクタ(保護カバー)51,61が被せられている。このうち内側のプロテクタ51の後端が、主体金具11の円筒部12に外嵌され、溶接されている。なお、通気孔56はプロテクタ51の後端側で周方向において例えば8箇所設けられている。一方プロテクタ51の先端側にも、周方向において例えば4箇所、排出穴53が設けられている。また、外側のプロテクタ61は、内側のプロテクタ51に外嵌して、同時に円筒部12に溶接されている。外側のプロテクタ61の通気孔67は、先端寄り部位に、周方向において例えば8箇所設けられており、また、プロテクタ61先端の底部中央にも排出孔69が設けられている。
The
On the other hand, the tip portion of the
又、図1に示すように、センサ素子21の後端29寄り部位に形成された各電極端子24には、外部にシール材85を通して引き出された各リード線71の先端に設けられた各端子金具75がそのバネ性により圧接され、電気的に接続されている。そして、この圧接部を含む各端子金具75は、本例ガスセンサ1では、異径筒状をなす保護筒(金属筒)81内に配置された絶縁材からなる端子金具保持部材91内に設けられた各収容部内に、それぞれ対向配置で設けられている。なお、端子金具保持部材91は、保護筒(金属筒)81内に固定された環状支持部材80を介して径方向及び先端側への動きが規制されている。そして、この保護筒81の先端部(大径筒部)82を、主体金具11の後端寄り部位の円筒部15に外嵌して溶接することで、ガスセンサ1の後方が気密状にカバーされている。なお、リード線71は保護筒81の後端部の小径筒部83の内側に配置されたシール材(例えばゴム)85を通されて外部に引き出されており、この小径筒部83を縮径カシメしてこのシール材85を圧縮することにより、この部位の気密が保持されている。
因みに、このシール材85は端子金具保持部材91の後端を先方に押す形で配置されており、これにより、この端子金具保持部材91及びその内部に設けられた端子金具75の取付け安定が図られている。なお、端子金具保持部材91はその外周に形成されたフランジ93を保護筒81の内側に固定された環状支持部材80の上に支持させられており、これにてシール材85の圧縮力を受けている。
Further, as shown in FIG. 1, each
Incidentally, this sealing
次に、図4を参照し、セラミックホルダ30の凹部35の構成について説明する。図4は、図3の隅部35c近傍の部分拡大図であり、セラミックホルダ30の軸線O方向に沿った断面である。
図4において、凹部35は、貫通孔32から軸線O方向に垂直に延びる水平部(底面)35bと、凹部35の先端縁から貫通孔32側に向かって軸線O方向に延びる第1直線部(内周面)35iと、水平部35b及び第1直線部35iを繋いで凹部35の隅部をなす接続部35cと、を有している。
なお、水平部35b、第1直線部35i、及び接続部35cは、凹部35の底面35b、内周面35i、及び隅部35cの切断面における輪郭を表しており、同一符号で表記する。
第1直線部35iと先端向き面30aとの間に面取り部が形成されていてもよいが、凹部35の底面35bから先端縁までの軸線O方向の長さのうち、面取り部を除いた直線の部位を第1直線部35iとする。又、第1直線部は必ずしも軸線O方向と平行でなく、斜めになっていてもよい。また、水平部35bは、焼成時の収縮誤差により生ずる面内の高低差(例えば0.05mm程度)を許容する程度の水平とする。
Next, with reference to FIG. 4, the structure of the recessed
In FIG. 4, the
In addition, the
A chamfered portion may be formed between the first
接続部35cの全長の70%以上の長さで、かつ接続部35cの中央Ceを含む領域が第2直線部35Lをなしている。ここで、接続部35cと水平部35bとの境界P1は、水平部35bの延長線から凹部35の輪郭が乖離した点とする。同様に、接続部35cと第1直線部35iとの境界P2は、第1直線部35iの延長線から凹部35の輪郭が乖離した点とする。
このようにして、境界P1、P2の間の輪郭線で接続部35cの全長が決まり、その中点を接続部35cの中央Ceとみなす。そして、この中央Ceを通る直線を第2直線部35Lとする。
なお、本実施形態では、第2直線部35Lの両端P3,P4と、水平部35b及び第1直線部35iとをそれぞれ繋ぐ領域35r1、35r2が外側に向かって凸の曲線部をなしている。第2直線部35Lの両端P3,P4は、第2直線部35Lの延長線から凹部35の輪郭がそれぞれ乖離した点とする。本実施形態では、P3とP4の中点が接続部35cの中央Ceになる。
A region that is 70% or more of the entire length of the
In this way, the entire length of the connecting
In the present embodiment, regions 35r1 and 35r2 that connect both ends P3 and P4 of the second
このようなガスセンサ1によれば、凹部35の隅部をなす接続部35cの全長の70%以上が直線状(第2直線部35L)をなしている。この場合、以下の図5に示すように、この隅部を形成するための雄型150を軸線O方向に沿った断面で見たとき、その角部150Sの全長の70%以上の長さも直線状になる。このため、セラミックホルダ30の原料粉末(セラミック粉末)RMを雄型150でプレスする際の角部150Sのプレス力(図5の矢印、角部150Sから外側に斜め上方への力)が分散せずに原料粉末RMに十分に伝わり、圧粉を十分に行うことができる。このため、雄型150の型抜き時に圧粉体の隅部にクラックが生じたり、圧粉体の焼成時の収縮反応で隅部にクラックが生じることを抑制し、セラミックホルダ30の製品不良を低減ないし防止することができる。
又、接続部35cの中央Ceを含む領域が直線状(第2直線部35L)であるので、例えば接続部35cの一端側のみが直線状である場合に比べ、雄型150の角部150Sのプレス力がより確実に原料粉末RMに加わる。
さらに、本実施形態では、第2直線部35Lの両端の領域35r1、35r2が外側に向かって凸の曲線部をなしているので、この隅部を形成するための雄型150を軸線O方向に沿った断面で見たとき、その角部150Sの先後の端縁が湾曲して面取りされていることになる。このため、断面で見たときに角部150Sの全長の70%以上を直線状にしつつも、面取りされているために雄型150の摩耗が防止され、かつ型抜きがし易くなる。
According to such a gas sensor 1, 70% or more of the total length of the connecting
In addition, since the region including the center Ce of the
Furthermore, in the present embodiment, the regions 35r1 and 35r2 at both ends of the second
次に、図5を参照し、セラミックホルダ30の製造工程について説明する。
まず、金型100を構成する金型部品110、130、150、170により囲まれて上面が開口するようにキャビティを形成する。そして、このキャビティ内にセラミックホルダ30の原料粉末(セラミック粉末)RMを上方から供給する(図5(a))。
次に、キャビティの上から上型190を下降させ、金型部品110、130、150、170、1900との間で原料粉末RMを挟み込む(図5(b))。
次に、雄型(金型部品)130、150、170を順に上昇させ、キャビティ内の原料粉末RMをプレスして圧粉体を製造する(図5(c))。このとき、まず、雄型130が上昇してセラミックホルダ30の先端向き面30aに相当する部分を形成し、次に雄型150が上昇して凹部35に相当する部分を形成し、最後に雄型170が上昇して貫通孔32に相当する部分を形成する。このとき、上述のように、断面から見て雄型150の角部150Sの全長の70%以上が直線状になっているので、雄型150の角部150Sのプレス力が原料粉末RMに十分に伝わり、圧粉を十分に行うことができる。
その後、圧粉体を金型から取り出して焼成し、セラミックホルダ30が完成する。
Next, the manufacturing process of the
First, a cavity is formed so as to be surrounded by the
Next, the
Next, the male molds (mold parts) 130, 150, and 170 are raised in order, and the raw material powder RM in the cavity is pressed to produce a green compact (FIG. 5C). At this time, first, the
Thereafter, the green compact is removed from the mold and fired to complete the
本発明のガスセンサは、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜にその構造、構成を設計変更して具体化できる。
例えば、セラミックホルダ及びその凹部の形状は上記に限られない。
具体的には、図6に示すように、セラミックホルダ30として、後端向き面から見たときに貫通孔220を包囲する領域に対して先方に凹む凹部235を有するものを用いることもできる。なお、図6に示すガスセンサ1Bは、主体金具11B,セラミックホルダ30及び端子金具保持部材91Bの形状がガスセンサ1と異なること以外は、実質的にガスセンサ1と同様であるので、ガスセンサ1と略同様な構成部分の符号に「B」を付して詳細な説明を省略する。例えば、図6のプロテクタ51B、61Bは、ガスセンサ1のプロテクタ51、61と若干形状が異なるものの、同様に二重プロテクタである。
The gas sensor of the present invention can be embodied by appropriately changing the structure and configuration without departing from the gist of the present invention.
For example, the shape of the ceramic holder and its recess is not limited to the above.
Specifically, as shown in FIG. 6, a
ガスセンサ1Bにおいて、主体金具11Bは、軸線O方向に貫通する内孔18Bを有している。そして、内孔18Bの内周面は後端側から先端側に向かって径方向内側に先細るテーパ状の段部を2段有し、このうち後端側の段部が後端向き面17Bを形成している。
一方、主体金具11Bの内側にセラミックホルダ200が配置されている。セラミックホルダ200の軸線O方向の中央近傍には、先端側が縮径方する段部が形成され、この段部が先端向き面200aを構成している。又、セラミックホルダ200の後端には、先端に向かって開口する筒状の端子金具保持部材91Bが配置され、端子金具保持部材91Bは保護筒81でカバーされている。
そして、セラミックホルダ200の先端向き面200aが、主体金具11Bの後端向き面17Bに係止されつつ、セラミックホルダ200が後端側から端子金具保持部材91Bで押圧されることで主体金具11B内にセラミックホルダ200が位置決めされ、かつ隙間嵌めされている。端子金具保持部材91Bが特許請求の範囲の「押圧部材」に相当する。
一方、貫通孔220は、セラミックホルダ200の中心に設けられると共に、センサ素子21Bが略隙間なく通るように、センサ素子21Bの横断面とほぼ同一の寸法の矩形の開口とされている。
In the
On the other hand, the
The
On the other hand, the through-
さらに、貫通孔220の後端側には、後端向き面から見たときに貫通孔200を包囲する領域に対して先方に凹み、貫通孔220の後端に連通すると共に貫通孔220より径大な凹部235が形成されている。本例では、凹部235は貫通孔220より径大の円形をなし、凹部235の底面(貫通孔32の後端の位置)235bは平面をなしている。又、本例では凹部235の内周面235iは軸線O方向に平行になっている。そして、凹部235の底面235bと内周面235iとの間を繋ぐ部位が隅部235cを形成している。なお、内周面235iとセラミックホルダ200の後端縁との間の部位、及び貫通孔220と底面235bとの間の部位は、それぞれ面取りされている。
Furthermore, the rear end side of the through
図6の例においても、凹部235の隅部をなす接続部235cの全長の70%以上が直線状をなしている。この場合、この隅部を形成するための雄型を軸断面で見たとき、その角部の全長の70%以上の長さも直線状になる。このため、セラミックホルダの原料粉末(セラミック粉末)を雄型でプレスする際の角部のプレス力が分散せずに原料粉末に十分に伝わり、圧粉を十分に行うことができる。このため、雄型の型抜き時に圧粉体の隅部にクラックが生じたり、圧粉体の焼成時の収縮反応で隅部にクラックが生じることを抑制し、セラミックホルダの製品不良を低減ないし防止することができる。
In the example of FIG. 6 as well, 70% or more of the total length of the connecting
また、上記形態ではセンサ素子を、横断面が長方形(矩形)の帯板状のものとしたが、本発明のガスセンサに使用されるセンサ素子は、横断面が正方形のものであっても、それ以外のものであってもよい。さらに、上記においては全領域空燃比ガスセンサにおいて具体化したが、本発明に係るガスセンサは、その他のガスセンサにおいても具体化できる。 In the above embodiment, the sensor element has a rectangular plate shape with a rectangular cross section. However, the sensor element used in the gas sensor of the present invention may have a square cross section. Other than that. Furthermore, in the above description, the full-range air-fuel ratio gas sensor is embodied, but the gas sensor according to the present invention can be embodied in other gas sensors.
1、1B ガスセンサ
11、11B 主体金具(金具本体)
17、17B 主体金具の後端向き面
18、18B 内孔
21、21B センサ素子
22 検知部
30、200 ホルダ(セラミックホルダ)
30a、200a セラミックホルダの先端向き面
32、220 セラミックホルダの貫通孔
35、235 凹部
41、91B 押圧部材
35b 水平部
35i 第1直線部
35c、235c 接続部(凹部の隅部)
35L 第2直線部
35r1、35r2 曲線部
Ce 接続部の中央
O 軸線
1,
17, 17B Rear end-facing
30a, 200a Front-facing
35L 2nd straight line part 35r1, 35r2 Curved part Ce Central O axis of connecting part
Claims (2)
前記ホルダは、前記金具本体の内孔に設けられた後端向き面に係止される先端向き面を有すると共に、該先端向き面と、前記ホルダを後端側から前記金具本体に押圧する押圧部材とによって前記金具本体に位置決めされ、
かつ前記ホルダは、先端向き面から見たときに前記貫通孔を包囲する領域に対して後方に凹むか、又は後端向き面から見たときに前記貫通孔を包囲する領域に対して先方に凹む凹部を有しており、
前記軸線方向に沿った断面を見たとき、該凹部は、前記貫通孔から前記軸線方向に垂直に延びる水平部と、該凹部の端縁から前記貫通孔側に向かって延びる第1直線部と、該水平部及び第1直線部との間を繋いで前記凹部の隅部をなす接続部とを有し、前記接続部の全長の70%以上の長さでかつ該接続部の中央を含む領域が第2直線部をなすことを特徴とするガスセンサ。 A ceramic holder in which a through-hole penetrating in the axial direction is disposed inside the cylindrical metal fitting body, and a strip-like or rod-like shape having a detection portion on the tip side in this through-hole. In the gas sensor in which the sensor element is formed, and the sensor element has its tip protruding forward from the tip of the holder,
The holder has a front end facing surface that is locked to a rear end facing surface provided in an inner hole of the metal fitting body, and the front end facing surface and a pressure that presses the holder from the rear end side to the metal fitting body. Is positioned on the metal fitting body by a member,
The holder is recessed backward with respect to the region surrounding the through hole when viewed from the front surface, or forward with respect to the region surrounding the through hole when viewed from the rear surface. Has a recessed recess,
When the cross section along the axial direction is viewed, the concave portion includes a horizontal portion that extends perpendicularly to the axial direction from the through hole, and a first straight portion that extends from an edge of the concave portion toward the through hole side. A connecting portion that connects the horizontal portion and the first straight portion to form a corner portion of the concave portion, and has a length of 70% or more of the total length of the connecting portion and includes the center of the connecting portion. A gas sensor characterized in that the region forms a second straight portion.
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