CN107407654B - 气体传感器 - Google Patents

Abstract

气体传感器具有：传感器元件，对被测定气体中的规定气体成分的浓度进行检测；绝缘子，在内侧保持与传感器元件的正极电连接的金属端子；以及外壳，在内侧插通保持传感器元件，并且与传感器元件的负极电连接。外壳具有：螺纹，能够与形成在供气体传感器固定的被安装部上的螺纹孔进行螺纹结合；以及密封部，配设成与以包围螺纹孔的开口缘的周围的方式形成的被密封部对置。密封部具有与被密封部在径向的一部分处局部性地抵接、并且遍及整周地抵接的环状的抵接部。由此，在提高与被安装部之间的电导性和密封性的同时提高生产率。

Description

气体传感器

技术领域

本发明涉及一种气体传感器。

背景技术

在汽车等的内燃机中使用对排气中的氧、氮氧化物等规定气体成分的浓度进行测定的气体传感器。气体传感器具有对排气(被测定气体)中的规定气体成分的浓度进行检测的传感器元件以及在内侧保持传感器元件的外壳。在外壳的外周侧面形成有螺纹，通过将螺纹与被安装部的螺纹孔进行螺纹结合来将气体传感器固定于被安装部。在气体传感器与被安装部之间，形成有用于抑制被测定气体泄漏的密封机构。

例如已知一种在气体传感器与被安装部之间夹持有金属制的垫圈的密封机构。

另外，在专利文献1中示出了具有用于将气体传感器固定于被安装部(毂)的螺栓以及配设在被安装部与螺栓之间的密封构件的气体传感器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4726261号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1的气体传感器中，如果在密封构件与被安装部(毂)之间存在氧化覆膜及异物等，则有可能难以确保两者之间的电导性和密封性。因此，如果为了消除该不良状况而在将气体传感器安装到被安装部之前加入用于去除密封构件与被安装部的接触部中的氧化覆膜、异物的工序，则导致气体传感器的生产率下降。

本发明是鉴于上述问题而完成的，想要提供一种能够在提高生产率的同时提高外壳与被安装部之间的电导性和密封性的气体传感器。

用于解决问题的方案

本发明的一个方式是一种气体传感器，具有：传感器元件，对被测定气体中的规定气体成分的浓度进行检测；绝缘子，在内侧保持与该传感器元件的正极电连接的金属端子；以及外壳，在内侧插通保持所述传感器元件，并且与所述传感器元件的负极电连接，

所述外壳具有：螺纹，能够与形成在供所述气体传感器固定的被安装部上的螺纹孔进行螺纹结合；以及密封部，与以包围所述螺纹孔的开口缘的周围的方式形成的被密封部对置地配设，

所述密封部具有抵接部，该抵接部在所述被密封部的径向上与被密封部的一部分抵接，并且与该被密封部的整周以环状抵接。

发明效果

在上述气体传感器中，通过形成上述抵接部，提高上述气体传感器的生产率，并且提高上述气体传感器与上述被安装部之间的密封性和电导性。

具体地说，在为了将上述气体传感器安装到上述被安装部而将上述外壳的螺纹与上述被安装部的螺纹孔螺纹结合时，具备上述抵接部的密封部一边相对于上述被密封部旋转，一边接近上述被密封部。然后，当上述抵接部与上述被密封部接触时，上述螺纹与上述螺纹孔的螺纹结合中产生的轴力施加于上述抵接部与上述被密封部之间。在施加了该轴力的状态下，上述抵接部相对于上述被密封部旋转，由此上述抵接部与上述被密封部互相摩擦。因此，存在于上述抵接部与上述被密封部之间的氧化覆膜及异物被去除。由此，不需要用于去除氧化覆膜及异物的工序，气体传感器的生产率提高。

另外，通过使上述抵接部与上述被密封部局部性地接触，能够使轴力集中于上述抵接部。因此，能够使上述抵接部和上述被密封部的一方或两方以使上述抵接部的形状与上述被密封部的形状互相顺着对方的方式发生变形，来使上述抵接部与上述被密封部互相紧贴。由此，能够提高上述抵接部的形状与上述被密封部之间的电导性和密封性。即使在上述抵接部与上述被密封部的接触面的加工精度低的情况下，上述抵接部与上述被密封部也能够在整周上可靠地接触。

如上，根据本发明，能够提供一种能够在提高生产率的同时提高与被安装部之间的电导性和密封性的气体传感器。

附图说明

图1是表示实施例1中的气体传感器的密封构造的说明图。

图2是表示实施例1中的气体传感器的说明图。

图3是实施例1中的外壳的剖面图(相当于图1的III-III向视剖面)。

图4是表示实施例2中的气体传感器的密封构造的说明图。

图5是实施例2中的外壳的剖面图(相当于图4的V-V向视剖面)。

图6是表示实施例3中的气体传感器的密封构造的说明图。

图7是实施例3中的外壳的剖面图(相当于图6中的VII-VII向视剖面)。

图8是表示实施例4中的气体传感器的密封构造的说明图。

图9是表示实施例5中的气体传感器的密封构造的说明图。

图10是表示实施例6中的气体传感器的密封构造的说明图。

图11是表示实施例7中的气体传感器的密封构造的说明图。

图12是表示实施例8中的气体传感器的密封构造的说明图。

具体实施方式

优选的是，上述气体传感器的上述密封部形成为随着去向上述气体传感器的轴向上的顶端侧而缩径的锥面，上述抵接部以与上述螺纹孔的开口缘抵接的方式形成为上述锥面的一部分。在该情况下，能够降低上述抵接部与上述被密封部的接触面积，提高电导性和密封性。另外，通过将上述外壳设为简单的形状，能够容易地形成上述抵接部。由此，能够提高上述外壳的生产率，进而能够提高上述气体传感器的生产率。

另外，优选的是，上述抵接部由从上述密封部朝向上述被密封部突出的密封突部构成。在该情况下，通过形成上述密封突部，能够降低上述密封部与上述被密封部的接触面积，提高电导性和密封性。

实施例

(实施例1)

参照图1～图3来说明实施例1所涉及的气体传感器1。

如图2所示，气体传感器1具有：传感器元件2，对被测定气体中的规定气体成分的浓度进行检测；绝缘子25，在内侧保持与传感器元件2的正极电连接的金属端子23；以及外壳3，在内侧保持传感器元件2，并且与传感器元件2的负极电连接。

如图1和图2所示，外壳3具有：螺纹332，能够与形成在供气体传感器1固定的被安装部5上的螺纹孔51进行螺纹结合；以及密封部333，配设成与以包围螺纹孔51的开口缘的周围的方式形成的被密封部53对置。密封部333具有抵接部334，该抵接部334在被密封部53的径向上与被密封部53的一部分局部性地抵接，并且与被密封部53的整周以环状抵接。

如图1和图2所示，气体传感器1是用于检测从内燃机排出的排气中包含的氧的浓度的氧传感器，被固定于从内燃机延伸的排气管。排气管具有被安装部5，另外，具有形成有螺纹孔的毂，毂形成包围螺纹孔的开口缘的周围的被密封部53。被密封部53形成为毂部的端面。

气体传感器1具有用于检测氧的传感器元件2，传感器元件2包括有底圆筒形状的固体电解质体21以及设置于固体电解质体21的内表面和外表面的由正极和负极构成的一对电极22。在传感器元件2的基端侧设置有与一对电极22的正极电连接的金属端子23。另外，一对电极22的负极与外壳3导通。传感器元件2被插通固定于外壳3，两者之间被密闭密封。

如图2所示，在外壳3的顶端侧以覆盖传感器元件2的方式嵌塞有双重构造的被测定气体侧罩41。被测定气体侧罩41包括位于传感器元件2的附近的内罩411以及位于内罩411的外侧的外罩412，在内罩411和外罩412分别设置有用于导入被测定气体的导通孔413。

在外壳3的基端侧配设有大气侧罩42，在大气侧罩42的内侧设置有绝缘子25。在绝缘子25的内侧设置有与传感器元件2的正极电连接的金属端子23，在金属端子23连接有引线24。另外，在大气侧罩42的内侧的比绝缘子25靠基端侧的位置设置有供引线24插通且对大气侧罩42的基端部进行密封的弹性绝缘构件27。

如图1和图2所示，外壳3由具有电导性的金属制的大致筒状构件构成。外壳3具有：卡合部31，形成在气体传感器1的轴向L上的大致中央；顶端筒部33，从卡合部31向顶端侧突出；以及基端筒部32，从卡合部31的基端侧的端面向气体传感器1的基端侧突出。卡合部31、基端筒部32及顶端筒部33相互成一体地形成，构成由一个部件构成的外壳3。而且，在顶端筒部33的外周面形成有螺纹332，卡合部31的顶端侧的端面成为密封部333。卡合部31形成为与螺纹332的外径相比扩径。由此，螺纹332与密封部333一体地构成。在此，作为螺纹332与密封部333的一体构造，不限于如本例那样在一个部件中形成有螺纹332和密封部333的构造。例如也可以在将气体传感器1固定到被安装部5之前的状态下，形成有螺纹332的部件与形成有密封部333的部件相互被组装。

在外壳3的内侧插通并固定有传感器元件2。

基端筒部32被固定于大气侧罩42的内侧。

在顶端筒部33的外周侧面形成有能够与被安装部5的螺纹孔51进行螺纹结合的螺纹332，在顶端筒部33的顶端侧端面形成有用于通过嵌塞来固定被测定气体侧罩41的嵌塞槽331。

如图3所示，卡合部31在从气体传感器1的轴向L观察时形成为正六边形，形成为能够与用于固定气体传感器1的工具卡合。卡合部31的外形形成为比基端筒部32和顶端筒部33的外形大。外壳3的、基端筒部32与卡合部31之间的部分以及顶端筒部33与卡合部31之间的部分形成为台阶状。

另外，卡合部31中的顶端侧的端面形成与被安装部5的被密封部53对置的密封部333。在本例中，密封部333呈随着去向气体传感器1的轴向L的顶端侧而外径缩径的大致圆锥台形状，形成为锥面335。锥面335的顶端侧的外径形成为比被安装部5中的螺纹孔51的内径小，在将气体传感器1固定于被安装部5时，锥面335的顶端侧的一部分配置于螺纹孔51的内侧。抵接部334以与螺纹孔51的开口缘52抵接的方式形成为锥面335的一部分。

将气体传感器1安装于被安装部5的安装构造为如下。

具体地说，气体传感器1的螺纹332与被安装部5的螺纹孔51进行螺纹结合。在使气体传感器1旋转来将螺纹332与螺纹孔51进行螺纹结合时，密封部333的抵接部334一边同气体传感器1一起相对于被密封部53旋转，一边在径向的一部分处局部性地与被密封部53抵接。这样，随着抵接部334和被密封部53的周向上的变化，形成抵接部334的整周紧贴于被密封部53的气体传感器1的安装构造。

下面，说明本例的作用效果。

在气体传感器1中，通过具有抵接部334，在提高气体传感器1的生产率的同时提高气体传感器1与被安装部5之间的密封性和电导性。

具体地说，在将气体传感器1固定到被安装部5时，使外壳3的螺纹332与被安装部5的螺纹孔51进行螺纹结合。此时，使气体传感器1的整体相对于被安装部5旋转，外壳3相对于被安装部5旋转。因而，设置于外壳3的密封部333的抵接部334一边相对于被安装部5的被密封部53旋转，一边接近该被密封部53。然后，当抵接部334与被密封部53接触时，螺纹332与螺纹孔51的螺纹结合中产生的轴力施加于抵接部334与被密封部53之间。在施加了该轴力的状态下，抵接部334相对于被密封部53旋转，由此抵接部334与被密封部53互相摩擦。因此，能够去除存在于抵接部334与被密封部53之间的氧化覆膜及异物。由此，不需要用于去除氧化覆膜及异物的工序，气体传感器1的生产率提高。

另外，通过使抵接部334与被密封部5局部性地接触，轴力集中于抵接部334。因此，抵接部334和被密封部53的一方或两方以顺着另一方的形状的方式发生变形，互相紧贴。由此，抵接部334的形状与被密封部53之间的电导性和密封性提高。即使在抵接部334与被密封部53的接触面的加工精度低的情况下，抵接部334与被密封部53也在其整周上可靠地接触。

另外，密封部333形成为随着在气体传感器1的轴向L上去向气体传感器1的顶端侧而缩径的锥面335。抵接部334以与螺纹孔51的开口缘52抵接的方式形成为锥面335的一部分。因此，抵接部334与被密封部53的接触面积降低，电导性和密封性进一步提高。另外，外壳3具有简单的形状，容易形成抵接部334。

如上，本例的气体传感器1在其生产率提高的同时与被安装部5之间的电导性和密封性提高。

(实施例2)

如图4和图5所示，本例的气体传感器1在一部分形状上与实施例1的气体传感器1不同。

本例的气体传感器1的密封部333具有：密封面336，沿与轴向L正交的方向延伸；以及作为抵接部334的密封突部337，从密封面336向被密封部53侧突出。密封突部337呈以气体传感器1的中心轴线为中心的圆环状，其剖面形状呈大致半圆形状。

其它结构与实施例1同样。另外，在本例中也能够获得与实施例1同样的作用效果。在与以下的各实施方式和各实施例有关的附图中使用的符号中与在实施例1中使用的符号相同的符号在没有特别说明的情况下表示与实施例1同样的结构要素等。

(实施例3)

如图6和图7所示，本例的气体传感器1具有与实施例2的密封突部不同的形状的密封突部337。

即，气体传感器1的密封部333具有多个密封突部337。密封突部337朝向被密封部53突出，与被密封部53的整周抵接，形成多个抵接部334。如图7所示，密封突部337是通过在密封面336上以同轴的方式形成多个槽来构成的。换言之，密封突部337呈圆环状，配置成以气体传感器1的中心轴线为中心的同心圆状。密封突部337在气体传感器1的轴向上的纵剖面形状呈大致长方形状。

其它结构与实施例1同样。另外，在本例中也起到与实施例1同样的作用效果。

(实施例4)

如图8所示，本例的气体传感器1在其一部分呈与实施例1的气体传感器1不同的形状。

形成为排气管的毂部的端面的被密封部53形成为随着去向气体传感器1的轴向L上的顶端侧而缩径的锥形状。气体传感器1中的抵接部334与锥形状的被密封部53抵接。

其它结构与实施例1同样。另外，在本例中也起到与实施例1同样的作用效果。

(实施例5)

如图9所示，本例的气体传感器1在其一部分呈与实施例4的气体传感器1不同的形状。

在气体传感器1的密封部333形成有：外周侧锥面338，随着在气体传感器1的轴向L上去向气体传感器1的顶端侧而外径缩径；以及内周侧锥面339，与外周侧锥面338相比外径缓慢地缩径。内周侧锥面339与外周侧锥面338的内周侧相邻地形成。抵接部334由形成在外周侧锥面338与内周侧锥面339的边界的凸部构成。另外，本例的被密封部53也与实施例4同样地形成为锥形状。

其它结构与实施例1同样。在本例中也能够获得与实施例1同样的作用效果。

(实施例6)

如图10所示，本例的气体传感器1在其一部分呈与实施例5的气体传感器1不同的形状。

气体传感器1的密封部333具有：外周侧锥面338；内周侧锥面339；以及作为抵接部334的密封突部337，形成在外周侧锥面338与内周侧锥面339的边界。密封突部337形成为从密封部333朝向被密封部53突出。密封突部337呈以气体传感器1的中心轴线为中心的圆环状，其剖面形状呈大致半圆形状。另外，本例的被密封部53也与实施例4同样地形成为锥形状。

其它结构与实施例1同样。在本例中也起到与实施例1同样的作用效果。

(实施例7)

如图11所示，本例的气体传感器1在其一部分呈与实施例4的气体传感器1不同的形状。

气体传感器1的抵接部334形成为卡合部31的顶端外侧的角部。另外，被密封部53也与实施例4同样地形成为锥形状。而且，本例的抵接部334与锥形状的被密封部53抵接。

其它结构与实施例1同样。另外，在本例中也起到与实施例1同样的作用效果。

(实施例8)

如图12所示，本例的气体传感器1在其一部分呈与实施例7的气体传感器1不同的形状。

气体传感器1的卡合部31具有：顶端部311，具有圆形状的外形；以及基端部312，具有六边形状的外形，外形比顶端部311小。抵接部334形成为顶端部311的与气体传感器1的顶端近的角部。另外，本例的被密封部53也与实施例4同样地形成为锥形状。而且，本例的抵接部334与锥形状的被密封部53抵接。

其它结构与实施例1同样。在本例中也起到与实施例1同样的作用效果。

本发明不限定于上述各实施方式，在不脱离其宗旨的范围内能够应用于各种实施方式。

Claims (8)

1.一种安装有气体传感器(1)的排气管，所述气体传感器(1)具有：传感器元件(2)，对被测定气体中的规定气体成分的浓度进行检测；绝缘子(25)，在内侧保持与该传感器元件的正极电连接的金属端子(23)；以及外壳(3)，在内侧保持所述传感器元件，并且与所述传感器元件的负极电连接，

在所述安装有气体传感器的排气管中，

所述外壳具有：螺纹(332)，能够与形成在供所述气体传感器固定的所述排气管即被安装部(5)上的螺纹孔(51)进行螺纹结合；以及密封部(333)，与以包围所述螺纹孔的开口缘的周围的方式形成的被密封部(53)对置地配设，

所述螺纹及所述密封部由构成所述外壳的一个原料形成，

所述密封部形成为随着去向所述气体传感器的轴向(L)上的顶端侧而缩径的锥面，

所述被密封部形成为随着去向所述气体传感器的轴向(L)上的顶端侧而缩径并且比所述密封部的锥面平缓的锥面，或者形成为与所述气体传感器的轴向(L)垂直的笔直面，

作为所述密封部的锥面具有抵接部(334)，该抵接部(334)与所述被密封部中的所述螺纹孔的开口缘(52)的角部局部地抵接，并且与该角部的整周以环状抵接。

2.根据权利要求1所述的安装有气体传感器的排气管，其中，

所述抵接部以与所述螺纹孔的开口缘(52)抵接的方式形成为所述锥面的一部分。

3.根据权利要求1所述的安装有气体传感器的排气管，其中，

所述抵接部由从所述密封部朝向所述被密封部突出的密封突部(337)构成。

4.根据权利要求3所述的安装有气体传感器的排气管，其中，

所述密封突部(337)以同心圆状形成有多个。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的安装有气体传感器的排气管，其中，

所述抵接部与随着去向所述气体传感器的轴向上的顶端侧而缩径的所述被密封部抵接。

6.根据权利要求1所述的安装有气体传感器的排气管，其中，

所述密封部形成为比所述螺纹的外径扩径的卡合部(31)的顶端侧的端面，

所述抵接部形成为所述卡合部的顶端外侧的角部，且与随着去向所述气体传感器的轴向上的顶端侧而缩径的所述被密封部抵接。

7.根据权利要求6所述的安装有气体传感器的排气管，其中，

所述卡合部具有：顶端侧部分，具有圆形状的外形；以及基端侧部分，具有六边形状的外形，外形比所述顶端侧部分小，

所述抵接部形成为所述顶端侧部分的顶端外侧的角部。

8.根据权利要求1～4中的任一项所述的安装有气体传感器的排气管，其中，

在所述气体传感器的所述螺纹与所述被安装部的所述螺纹孔螺纹结合时，所述密封部的所述抵接部同所述气体传感器一起旋转来与所述被密封部抵接。

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