JP2014002076A

JP2014002076A - Gas sensor

Info

Publication number: JP2014002076A
Application number: JP2012138273A
Authority: JP
Inventors: Chihiro Seki; 千尋関; Kazuhiro Kanzaki; 和裕神前; Naokatu Atsumi; 尚勝渥美
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: JP5916529B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor capable of suppressing corrosion of a main body metal fitting even when a crack occurs in a plated layer on the main body metal fitting by caulking.SOLUTION: A caulking part 55 provided on a rear end side of a main body metal fitting 50 is covered with a metal sacrificial corrosive member 90 having a substantially annular shape and larger ionization tendency than the caulking part. Accordingly, even if a crack occurs in an Ni-plated layer formed on the caulking part 55 by external pressure such as caulking, the sacrificial corrosive member 90 being a separate body from the Ni-plated layer is electrically conducted with the main body metal fitting 50 through an electrical conduction material such as saline water causing wetting, and is preferentially corroded in comparison to the main body metal fitting 50 so that the corrosion of the main body metal fitting 50 can be suppressed.

Description

本発明は、自動二輪や乗用車等の車両に搭載される内燃機関から排出される排気ガスに含まれる酸素等の検出に用いるのに好適なガスセンサに関するものである。 The present invention relates to a gas sensor suitable for use in detecting oxygen or the like contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine mounted on a vehicle such as a motorcycle or a passenger car.

従来、排気ガスに含まれる酸素濃度を検知するガスセンサとして、酸素イオン導電性を有するガス検出素子が設けられたセンサであって、車両の内燃機関の排気管に取り付けられるものが知られている。このように、排気管に取り付けられるガスセンサは高温の酸化雰囲気である排気中に晒されるため、腐食が促進されやすい環境下にある。 Conventionally, as a gas sensor for detecting the concentration of oxygen contained in exhaust gas, a sensor provided with a gas detection element having oxygen ion conductivity, which is attached to an exhaust pipe of an internal combustion engine of a vehicle is known. Thus, since the gas sensor attached to the exhaust pipe is exposed to the exhaust gas, which is a high-temperature oxidizing atmosphere, it is in an environment where corrosion is likely to be accelerated.

特許文献１に記載されているガスセンサと同様な構成を有するセンサ（図５参照）を例に挙げて説明すると、ガスセンサＰ５では、ガス検出素子Ｐ１が主体金具Ｐ２内に固定されるとともに、ガス検出素子Ｐ１の後端側を金属製の外筒Ｐ３および保護外筒Ｐ４で覆われている。 A sensor (see FIG. 5) having the same configuration as the gas sensor described in Patent Document 1 will be described as an example. In the gas sensor P5, the gas detection element P1 is fixed in the metal shell P2, and the gas detection is performed. The rear end side of the element P1 is covered with a metal outer cylinder P3 and a protective outer cylinder P4.

この種のガスセンサＰ５では、ガス検出素子Ｐ１の後端側に、外筒Ｐ３の後端側で位置決めされたセパレータＰ６が配置され、内側電極Ｐ７に接触して端子金具Ｐ８が配置されている。また、この端子金具Ｐ８の後端側は、セパレータＰ６の貫通孔Ｐ９に配置されるとともに、貫通孔Ｐ９内にて、センサ出力を取り出すリード線Ｐ１０と接続されている。 In this type of gas sensor P5, a separator P6 positioned on the rear end side of the outer cylinder P3 is disposed on the rear end side of the gas detection element P1, and a terminal fitting P8 is disposed in contact with the inner electrode P7. Further, the rear end side of the terminal fitting P8 is disposed in the through hole P9 of the separator P6, and is connected to the lead wire P10 for taking out the sensor output in the through hole P9.

更に、外筒Ｐ３および保護外筒Ｐ４には、それぞれ連通孔Ｐ１３および連通孔Ｐ１４が設けられている。連通孔Ｐ１３および連通孔Ｐ１４は、酸素基準源となる大気側、つまりガスセンサＰ５の外部と、ガス検出素子の内部空間Ｐ１２との間で空気が流通するガス検出素子Ｐ１の後端側の空間Ｐ１１と、を連通させるものである。なお、外筒Ｐ３と保護外筒Ｐ４との間には、ガスの通過は可能で水の通過を阻止するフィルタＰ１５が配置されている。 Furthermore, the outer cylinder P3 and the protective outer cylinder P4 are provided with a communication hole P13 and a communication hole P14, respectively. The communication hole P13 and the communication hole P14 are a space P11 on the rear end side of the gas detection element P1 in which air flows between the atmosphere side serving as an oxygen reference source, that is, between the outside of the gas sensor P5 and the internal space P12 of the gas detection element. Are communicated with each other. Note that a filter P15 is provided between the outer cylinder P3 and the protective outer cylinder P4, which allows gas to pass therethrough and prevents water from passing therethrough.

特開２００８−１０１９５６号公報JP 2008-101956 A

従来は、外筒や保護外筒、主体金具をステンレス鋼であるＳＵＳで形成していたが、近年では生産コストを下げるため、主体金具を高価なＳＵＳに代わり、安価なＦｅを採用することがある。しかしながら、そのまま主体金具にＦｅを採用すると、高温の酸化雰囲気下にあっては、イオン化傾向の大きいＦｅは腐食してしまう虞がある。ゆえに、主体金具への使用に供しては、高温の酸化雰囲気であっても腐食に強いＮｉメッキを予め施すなどして防蝕加工を行うことが一般的である。 Conventionally, the outer cylinder, the protective outer cylinder, and the metal shell are made of stainless steel SUS. However, in recent years, in order to reduce the production cost, it is possible to use inexpensive Fe instead of the expensive metal SUS. is there. However, if Fe is used as it is for the metal shell, Fe having a high ionization tendency may be corroded in a high-temperature oxidizing atmosphere. Therefore, for use in a metal shell, it is common to perform anticorrosion processing by pre-applying Ni plating that is resistant to corrosion even in a high-temperature oxidizing atmosphere.

そして、図５のガスセンサの場合、主体金具Ｐ２は、その後端を加締めることによって外筒Ｐ３に固定されている。ところが、加締めを実施することに起因して主体金具上に形成されたＮｉメッキ層にクラックが入る場合がある。このクラックによって主体金具の一部が外部に露出してしまうと、その部分を起点に、腐食する可能性があった。主体金具の腐食は亀裂や貫通孔の形成につながり、この亀裂や貫通孔によってガスセンサ内部が気密に保たれなくなるため、ガスセンサが排気ガスに含まれる酸素濃度を正確に検知できなくなる虞がある。 In the case of the gas sensor of FIG. 5, the metal shell P2 is fixed to the outer cylinder P3 by caulking the rear end thereof. However, cracking may occur in the Ni plating layer formed on the metal shell due to the caulking. If a part of the metal shell is exposed to the outside due to this crack, there is a possibility of corrosion starting from that part. Corrosion of the metal shell leads to the formation of cracks and through-holes, and the gas sensor interior is not kept airtight by the cracks and through-holes, so that the gas sensor may not be able to accurately detect the oxygen concentration contained in the exhaust gas.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、加締めによって主体金具上の防蝕メッキ層にクラックが入った場合であっても、主体金具の腐食を抑制することができるガスセンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and even when a corrosion-resistant plating layer on the metal shell is cracked by caulking, corrosion of the metal shell can be suppressed. An object is to provide a gas sensor.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のガスセンサは、軸線方向に向かって延び、先端側が被測定ガスに晒されるガス検出素子と、前記ガス検出素子の後端側の部分を収納すると共に、前記ガス検出素子の先端側の部分を突出させる主体金具と、前記主体金具における後端側に配置され、前記主体金具の後端側を径方向内側に加締めることによって形成された加締め部によって自身の先端側が固定される外筒体と、を備えるガスセンサにおいて、前記主体金具は、自身よりもイオン化傾向が小さい金属からなるメッキが施されてなり、前記加締め部は、前記外筒体に挿通可能な開口部を有し、前記主体金具よりもイオン化傾向が大きい金属からなる略環状の犠牲腐食部材に覆われていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The gas sensor of the present invention accommodates a gas detection element that extends in the axial direction and whose front end is exposed to the gas to be measured, and a rear end portion of the gas detection element, and a front end portion of the gas detection element And an outer cylinder which is disposed on the rear end side of the metal shell and has its front end fixed by a crimped portion formed by crimping the rear end side of the metal shell radially inward. In the gas sensor comprising a body, the metal shell is plated with a metal having a smaller ionization tendency than itself, and the caulking portion has an opening that can be inserted into the outer cylindrical body, It is covered with a substantially annular sacrificial corrosion member made of a metal having a higher ionization tendency than the metal shell.

本発明のガスセンサによれば、主体金具の後端側に設けられた加締め部が、自身よりもイオン化傾向が大きい金属からなる略環状の犠牲腐食部材に覆われている。ゆえに、加締めなどの外圧によって加締め部上に形成されたメッキ層にクラックが入っていたとしても、メッキ層とは別体の犠牲腐食部材が被水した塩水等の導電物を介して主体金具に導通するため、主体金具よりも優先して腐食することとなり、主体金具の腐食を抑制することができる。 According to the gas sensor of the present invention, the caulking portion provided on the rear end side of the metal shell is covered with the substantially annular sacrificial corrosion member made of metal having a higher ionization tendency than itself. Therefore, even if there is a crack in the plating layer formed on the crimped part due to external pressure such as caulking, the sacrificial corrosion member separate from the plating layer is mainly exposed via a conductive substance such as salt water. Since it conducts to the metal fitting, it is preferentially corroded over the metal fitting, and corrosion of the metal fitting can be suppressed.

上記発明において、前記主体金具は、鉄からなることを特徴とする。
このように、イオン化傾向が大きく、腐食しやすい金属を主体金具に採用するときに、特に本発明が有用となる。 In the above invention, the metal shell is made of iron.
As described above, the present invention is particularly useful when a metal having a large ionization tendency and is easily corroded is used for the metal shell.

上記発明において、前記外筒体の筒部の外側を径方向にわたって覆う保護外筒と、前記保護外筒と前記外筒体とに挟持され、前記保護外筒よりも軸線方向先端側に突出するフィルタと、をさらに備え、前記犠牲腐食部材は、前記主体金具と前記フィルタとに挟持されることを特徴とする。
このように、犠牲腐食部材を主体金具と前記フィルタとに挟持させることで、溶接や加締めなどの工程を増やすことなく犠牲腐食部材を主体金具に対して簡便に固定することができる。 In the above invention, the protective outer cylinder that covers the outer side of the cylindrical portion of the outer cylindrical body over the radial direction, the protective outer cylinder, and the outer cylindrical body are sandwiched between, and protrude toward the front end side in the axial direction from the protective outer cylinder. A sacrificial corrosion member, wherein the sacrificial corrosion member is sandwiched between the metal shell and the filter.
Thus, by sandwiching the sacrificial corrosion member between the metal shell and the filter, the sacrificial corrosion member can be easily fixed to the metal shell without increasing the steps of welding and caulking.

上記発明において、前記犠牲腐食部材、及び前記主体金具は、外気に晒されることを特徴とする。
このように、外気に直接晒されるような被水リスクの高い構成を採るガスセンサの場合、特に本発明が有用である。具体的には、犠牲腐食部材を有しないガスセンサにおいては、主体金具上のメッキ層にクラックが入っていた場合、塩水などの導電物によって主体金具の腐食が促進されてしまうが、本発明のように犠牲腐食部材を有するガスセンサにおいては、犠牲腐食部材が導電物を介して主体金具に導通するため、主体金具よりも優先して腐食することとなり、その結果、主体金具の腐食を抑制することができる。 In the above invention, the sacrificial corrosion member and the metallic shell are exposed to outside air.
As described above, the present invention is particularly useful in the case of a gas sensor having a high water exposure risk such as being directly exposed to the outside air. Specifically, in a gas sensor that does not have a sacrificial corrosion member, if the plating layer on the metal shell is cracked, the metal shell is accelerated by a conductive material such as salt water. In the gas sensor having a sacrificial corrosion member, since the sacrificial corrosion member is electrically connected to the metal shell through the conductive material, the metal shell is preferentially corroded over the metal shell, and as a result, corrosion of the metal shell can be suppressed. it can.

本発明のガスセンサによれば、主体金具の後端側に設けられた加締め部が、自身よりもイオン化傾向が大きい金属からなる略環状の犠牲腐食部材に覆われている。ゆえに、加締めによって主体金具上の防蝕メッキ層にクラックが入った場合であっても、主体金具に導通する犠牲腐食部材が優先して腐食することとなり、主体金具の腐食を抑制することができる。 According to the gas sensor of the present invention, the caulking portion provided on the rear end side of the metal shell is covered with the substantially annular sacrificial corrosion member made of metal having a higher ionization tendency than itself. Therefore, even if the corrosion-resistant plating layer on the metal shell is cracked by caulking, the sacrificial corrosion member conducting to the metal shell is preferentially corroded, and corrosion of the metal shell can be suppressed. .

本発明の一実施形態に係るガスセンサの全体構成を説明する断面視図である。It is a sectional view explaining the whole composition of the gas sensor concerning one embodiment of the present invention. 図１のガス検出素子の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the gas detection element of FIG. 図１のセパレータ、閉塞部材、および、保護外筒などの構成を説明する部分分解斜視図である。FIG. 2 is a partial exploded perspective view illustrating configurations of a separator, a blocking member, a protective outer cylinder, and the like in FIG. 1. 図１の主体金具とフィルタとの接触を説明する部分拡大断面視図である。It is a partial expanded sectional view explaining the contact with the metal shell of FIG. 1, and a filter. 従来のガスセンサの全体構成を説明する断面視図である。It is sectional drawing explaining the whole structure of the conventional gas sensor.

この発明の一実施形態に係るガスセンサについて、図１から図４を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るガスセンサ１の全体構成を説明する断面視図である。
本実施形態では、本発明のガスセンサを、例えば乗用車等の車両に搭載された内燃機関のエンジンヘッドに締結され、エンジンヘッド内に形成された排気流路内にガスセンサの先端部分が突出されたセンサであり、排気ガス中の酸素濃度を計測する酸素センサに適用して説明する。なお、以下の説明では、軸線Ｏに沿う方向のうち、プロテクタ６０の取り付けられる側を先端側とし、この逆側を後端側として説明する。 A gas sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the overall configuration of the gas sensor 1 according to the present embodiment.
In the present embodiment, the gas sensor of the present invention is fastened to an engine head of an internal combustion engine mounted on a vehicle such as a passenger car, for example, and a front end portion of the gas sensor protrudes into an exhaust passage formed in the engine head. Therefore, description will be made by applying to an oxygen sensor for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas. In the following description, in the direction along the axis O, the side on which the protector 60 is attached will be referred to as the front end side, and the opposite side will be described as the rear end side.

本実施形態のガスセンサ１は、後述するガス検出素子１０を加熱するためのヒータを備えていない、いわゆるヒータレスのセンサであり、排気ガスの熱によってガス検出素子１０を加熱して活性化し、排気ガス中の酸素濃度を計測するものである。 The gas sensor 1 of the present embodiment is a so-called heaterless sensor that does not include a heater for heating the gas detection element 10 described later, and is activated by heating the gas detection element 10 with the heat of the exhaust gas. It measures the oxygen concentration inside.

ガスセンサ１には、図１に示すように、ガス検出素子（ガス検出素子）１０と、セパレータ２０と、閉塞部材３０と、端子金具４０と、リード線４５とが主として備えられているとともに、それらの周囲を覆う主体金具５０と、プロテクタ６０と、外筒体７０と、保護外筒８０等が備えられている。 As shown in FIG. 1, the gas sensor 1 mainly includes a gas detection element (gas detection element) 10, a separator 20, a closing member 30, a terminal fitting 40, and a lead wire 45. Are provided with a metal shell 50, a protector 60, an outer cylindrical body 70, a protective outer cylinder 80 and the like.

図２は、図１のガス検出素子１０の構成を説明する図であり、ガス検出素子１０は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質から形成されたものである。ガス検出素子１０は、軸線Ｏ方向に延びる円筒状に形成され、先端側の端部１２が閉塞された素子本体１１から主に構成されている。素子本体１１の外周には、径方向外向きに突出する鍔部１３が周方向にわたって設けられている。なお、本実施形態では、ガス検出素子１０が筒状に形成された例に適用して説明しているが、筒状に形成されたものに限定されることなく、板状に形成されたものであってもよく、特に限定するものではない。 FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the gas detection element 10 of FIG. 1, and the gas detection element 10 is formed from a solid electrolyte having oxygen ion conductivity. The gas detection element 10 is mainly composed of an element body 11 which is formed in a cylindrical shape extending in the direction of the axis O and whose end 12 on the front end side is closed. On the outer periphery of the element body 11, a flange portion 13 that protrudes radially outward is provided in the circumferential direction. In the present embodiment, the gas detection element 10 is described as being applied to an example in which the gas detection element 10 is formed in a cylindrical shape. However, the gas detection element 10 is not limited to being formed in a cylindrical shape, but is formed in a plate shape. There is no particular limitation.

素子本体１１を構成する固体電解質としては、例えば、Ｙ₂Ｏ₃又はＣａＯを固溶させたＺｒＯ₂が代表的なものである。この個体電解質以外にも、アルカリ土類金属または希土類金属の酸化物とＺｒＯ₂との固溶体である固体電解質を使用しても良い。また、アルカリ土類金属または希土類金属の酸化物とＺｒＯ₂との固溶体に、さらにＨｆＯ₂が含有された固体電解質を使用しても良い。 A typical example of the solid electrolyte constituting the element body 11 is ZrO _{2 in} which Y ₂ O ₃ or CaO is dissolved. In addition to this solid electrolyte, a solid electrolyte that is a solid solution of an oxide of an alkaline earth metal or rare earth metal and ZrO ₂ may be used. Further, a solid electrolyte containing HfO _{2 in} a solid solution of an alkaline earth metal or rare earth metal oxide and ZrO ₂ may be used.

素子本体１１の外周面には、外側電極１４と、縦リード部１５と、環状リード部１６とが形成されている。外側電極１４は、ガス検出素子１０の端部１２に、ＰｔあるいはＰｔ合金（以下、「Ｐｔ等」と表記する。）を多孔質に形成した電極である。縦リード部１５は、外側電極１４から軸線方向に延びる導電部であり、Ｐｔ等から形成されたものである。環状リード部１６は、鍔部１３の下面側（図２の下方）に環状に形成され、縦リード部１５と導電可能に接続される導電部であり、Ｐｔ等から形成されたものである。素子本体１１の内周面には、Ｐｔ等を多孔質に形成した内側電極１７が形成されている。 An outer electrode 14, a vertical lead portion 15, and an annular lead portion 16 are formed on the outer peripheral surface of the element body 11. The outer electrode 14 is an electrode in which Pt or a Pt alloy (hereinafter referred to as “Pt or the like”) is formed porous on the end 12 of the gas detection element 10. The vertical lead portion 15 is a conductive portion extending in the axial direction from the outer electrode 14 and is made of Pt or the like. The annular lead portion 16 is a conductive portion that is formed in an annular shape on the lower surface side (downward in FIG. 2) of the flange portion 13 and is electrically connected to the vertical lead portion 15 and is formed of Pt or the like. An inner electrode 17 in which Pt or the like is formed in a porous shape is formed on the inner peripheral surface of the element body 11.

図３は、図１のセパレータ２０、閉塞部材３０、および、保護外筒８０などの構成を説明する部分分解斜視図であり、セパレータ２０は、図１および図３に示すように、ガス検出素子１０と閉塞部材３０との間に配置される部材である。また、セパレータ２０は、電気絶縁性を有する材料、例えばアルミナから形成された円筒形状の部材であり、セパレータ２０の軸中心には、リード線４５が挿通される貫通孔２１が形成されている。 FIG. 3 is a partially exploded perspective view illustrating the configuration of the separator 20, the closing member 30, the protective outer cylinder 80, and the like of FIG. 1. The separator 20 includes a gas detection element as shown in FIGS. 1 and 3. 10 and the closing member 30. The separator 20 is a cylindrical member made of an electrically insulating material such as alumina, and a through hole 21 through which the lead wire 45 is inserted is formed at the center of the separator 20.

閉塞部材３０は、例えばフッ素ゴムなどの弾性材料からなる円筒形状のシール部材であり、ガスセンサ１の後端に配置される部材である。閉塞部材３０の軸中心には、リード線４５が挿通される貫通孔３１が形成されている。閉塞部材３０の先端側は、セパレータ２０の後端側に気密に密着し、後端側の外周は、外筒体７０の内周面や保護外筒８０の内周面と気密に密着する。このように閉塞部材３０は、ガスセンサ１の内部と外部とを気密に分離している。即ち、ガスセンサ１の後端側は、閉塞部材３０によって、気密に閉塞されている。 The closing member 30 is a cylindrical sealing member made of an elastic material such as fluorine rubber, and is a member disposed at the rear end of the gas sensor 1. A through hole 31 through which the lead wire 45 is inserted is formed at the axial center of the closing member 30. The front end side of the closing member 30 is in airtight contact with the rear end side of the separator 20, and the outer periphery on the rear end side is in airtight contact with the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 70 and the inner peripheral surface of the protective outer cylinder 80. As described above, the closing member 30 hermetically separates the inside and the outside of the gas sensor 1. That is, the rear end side of the gas sensor 1 is airtightly closed by the closing member 30.

端子金具４０は、ニッケル合金（例えばＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４ＣＳＰ）から形成された金具であり、センサ出力を外部に取り出す略筒状に形成された部材である。端子金具４０は、リード線４５に導電可能に接続されているとともに、ガス検出素子１０の内側電極１７に接触して配置されている。 The terminal fitting 40 is a fitting formed of a nickel alloy (for example, JIS standard SUS304CSP), and is a member formed in a substantially cylindrical shape for taking out the sensor output to the outside. The terminal fitting 40 is connected to the lead wire 45 so as to be conductive, and is disposed in contact with the inner electrode 17 of the gas detection element 10.

端子金具４０の後端には、径方向外側に向かって延びる３つのフランジ片４１が、周方向に等間隔に並んで設けられている。言い換えると、３つのフランジ片４１の間には、周方向に広がる隙間が形成されている。 At the rear end of the terminal fitting 40, three flange pieces 41 extending outward in the radial direction are provided at equal intervals in the circumferential direction. In other words, a gap extending in the circumferential direction is formed between the three flange pieces 41.

主体金具５０は、図１に示すように、鉄から形成された部材であり、概ね円筒状に形成された部材である。主体金具５０には、ガス検出素子１０の鍔部１３を支持する段部５１が、内周面から径方向内側に向かって、周方向にわたって突出して設けられている。また、主体金具５０の外表面には、予めＮｉメッキが施され、薄膜のＮｉメッキ層（図示せず）が形成されている。 As shown in FIG. 1, the metal shell 50 is a member formed of iron, and is a member formed in a substantially cylindrical shape. The metal shell 50 is provided with a step portion 51 that supports the flange portion 13 of the gas detection element 10 so as to protrude from the inner peripheral surface toward the radially inner side in the circumferential direction. The outer surface of the metal shell 50 is preliminarily plated with Ni to form a thin Ni plating layer (not shown).

主体金具５０の先端側の外周面には、ガスセンサ１を内燃機関のエンジンヘッド（図示せず。）に取付けるネジ部（取付け部）５２と、ネジ部５２をエンジンヘッドにネジ込むための取付工具を係合させる六角部５３と、が周方向にわたって設けられている。なお、主体金具５０の先端から後端に向かって、ネジ部５２、六角部５３の順に並んで配置されている。更に、この主体金具５０の後端側、言い換えると、六角部５３の後端側に隣接した位置に筒状部５４が設けられている。 A screw part (attachment part) 52 for attaching the gas sensor 1 to an engine head (not shown) of the internal combustion engine and an attachment tool for screwing the screw part 52 into the engine head are provided on the outer peripheral surface on the front end side of the metal shell 50. And a hexagonal portion 53 that engages with each other in the circumferential direction. The metal shell 50 is arranged in the order of the screw portion 52 and the hexagonal portion 53 from the front end to the rear end. Further, a cylindrical portion 54 is provided at a position adjacent to the rear end side of the metal shell 50, in other words, the rear end side of the hexagonal portion 53.

プロテクタ６０は、ステンレス鋼（例えば、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３１０Ｓ）から形成された部材であり、ガス検出素子１０の先端を覆う保護部材である。プロテクタ６０は、軸線方向に延びる筒状の部材であって、先端が閉塞された形状に形成されている。プロテクタ６０の後端縁は、ガス検出素子１０の鍔部１３と主体金具５０の段部５１との間に挟まれて固定されている。また、主体金具５０とガス検出素子１０との間には、先端側より順に、滑石から形成されたセラミック粉末６５と、アルミナから形成されたセラミックスリーブ６６と、が配置されている。 The protector 60 is a member formed from stainless steel (for example, JIS standard SUS310S), and is a protective member that covers the tip of the gas detection element 10. The protector 60 is a cylindrical member extending in the axial direction, and is formed in a shape with a closed end. The rear end edge of the protector 60 is sandwiched and fixed between the flange portion 13 of the gas detection element 10 and the step portion 51 of the metal shell 50. Between the metal shell 50 and the gas detection element 10, a ceramic powder 65 made of talc and a ceramic sleeve 66 made of alumina are arranged in this order from the tip side.

外筒体７０は、鉄から形成された部材であり、主体金具５０の内部に差し込まれると共に、セラミックスリーブ６６の後端側に隣接して配置されるものである。外筒体７０には、軸線方向に沿って延びる筒状に形成された筒部７１と、筒部７１の先端側から径方向外側に向かって広がる鍔部７２と、筒部７１に形成された貫通孔である通気孔７３と、が設けられている。また、外筒体７０の外表面には、予めＮｉメッキが施され、薄膜のＮｉメッキ層（図示せず）が形成されている。 The outer cylindrical body 70 is a member formed of iron, and is inserted into the metal shell 50 and disposed adjacent to the rear end side of the ceramic sleeve 66. The outer cylindrical body 70 is formed with a cylindrical portion 71 that is formed in a cylindrical shape extending along the axial direction, a flange portion 72 that extends radially outward from the distal end side of the cylindrical portion 71, and the cylindrical portion 71. A ventilation hole 73 which is a through hole is provided. Further, the outer surface of the outer cylinder 70 is preliminarily plated with Ni, and a thin Ni plating layer (not shown) is formed.

筒部７１は、内部にガス検出素子１０の後端や、セパレータ２０や、閉塞部材３０の先端が配置される部材である。さらに筒部７１は、保護外筒８０が加締められた際に、同時に径方向内側に向かって変形し、内周面が閉塞部材３０の外周面と密着するものである。 The cylinder part 71 is a member in which the rear end of the gas detection element 10, the separator 20, and the front end of the closing member 30 are arranged. Furthermore, when the protective outer cylinder 80 is crimped, the cylindrical portion 71 is simultaneously deformed radially inward, and the inner peripheral surface is in close contact with the outer peripheral surface of the closing member 30.

鍔部７２は、先端側の面がセラミックスリーブ６６と接触して配置されていると共に、後端側の面には、Ｎｉメッキが施された鉄からなる金属リング６７が配置されている。 The flange portion 72 is disposed such that the front end surface thereof is in contact with the ceramic sleeve 66, and a metal ring 67 made of iron plated with Ni is disposed on the rear end surface thereof.

また、主体金具５０には、筒状部５４の後端に外筒体７０を主体金具５０に固定する加締め部５５が設けられている。加締め部５５は、筒状に延びる筒状部５４の後端に対して力を加えて、径方向内側に向かって変形された部分である。加締め部５５は、金属リング６７や、鍔部７２や、セラミックスリーブ６６や、セラミック粉末６５などを軸線方向に沿って先端側に押し付けている。なお、加締め部５５は、外筒体７０の筒部７１との間に隙間が形成されていてもよいし、接触していてもよい。隙間は、外筒体７０またはフィルタ７５の厚みよりも狭く形成されている。 Further, the metal shell 50 is provided with a caulking portion 55 that fixes the outer cylindrical body 70 to the metal shell 50 at the rear end of the cylindrical portion 54. The caulking portion 55 is a portion that is deformed toward the radially inner side by applying a force to the rear end of the tubular portion 54 that extends in a tubular shape. The caulking portion 55 presses the metal ring 67, the collar portion 72, the ceramic sleeve 66, the ceramic powder 65, and the like toward the distal end side along the axial direction. Note that a gap may be formed between the caulking portion 55 and the cylindrical portion 71 of the outer cylindrical body 70, or the caulking portion 55 may be in contact therewith. The gap is formed narrower than the thickness of the outer cylinder 70 or the filter 75.

外筒体７０の外周には、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を用いて筒状に形成された撥水性を有するフィルタ（通気フィルタ）７５が配置されている。フィルタ７５の先端側の端部は、図１および図４に示すように、後述する主体金具５０の加締め部５５を覆う犠牲腐食部材９０と、周方向にわたって接触している。フィルタ７５の後端は、図１に示すように、外筒体７０の後端と同じ位置まで延びて配置されている。フィルタ７５は、通気は可能であるが水分の侵入は防止できるものである。 On the outer periphery of the outer cylindrical body 70, a water repellent filter (aeration filter) 75 formed in a cylindrical shape using, for example, PTFE (polytetrafluoroethylene) is disposed. As shown in FIGS. 1 and 4, the end portion on the distal end side of the filter 75 is in contact with a sacrificial corrosion member 90 that covers a caulking portion 55 of a metal shell 50 to be described later in the circumferential direction. As shown in FIG. 1, the rear end of the filter 75 extends to the same position as the rear end of the outer cylinder 70. The filter 75 can be ventilated but can prevent moisture from entering.

なお、上述のようにフィルタ７５は、主体金具５０の加締め部５５と直接に接触してもよいし、犠牲腐食部材９０を介して加締め部５５と接触してもよく、特に限定するものではない。 As described above, the filter 75 may be in direct contact with the caulking portion 55 of the metal shell 50, or may be in contact with the caulking portion 55 via the sacrificial corrosion member 90, which is particularly limited. is not.

さらに、上述の筒状に形成されたフィルタ７５には、実際に筒状に形成されたものの他に、シート状に形成されたフィルタ７５を一周以上巻いたもの、言い換えると、巻いて一部をオーバーラップさせたものも含まれる。 Furthermore, in addition to the filter 75 actually formed in a cylindrical shape, the filter 75 formed in the above-described cylindrical shape is obtained by winding the filter 75 formed in a sheet shape more than once, in other words, by winding a part of the filter 75. The overlap is also included.

フィルタ７５の外周には、主体金具５０とは異なるステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４Ｌ）を用いて、概ね筒状に形成された保護外筒８０が配置されている。保護外筒８０は、外周側から加締められることにより、外筒体７０との間でフィルタ７５を挟みこみ、保持するものである。さらに、保護外筒８０の後端は、先端と比較して径が小さく形成され、保護外筒８０の後端には、閉塞部材３０の後端が嵌め込まれている。この状態で外周側から加締められるため、保護外筒８０は、閉塞部材３０を外筒体７０の後端に固定することができる。 On the outer periphery of the filter 75, a protective outer cylinder 80 formed in a generally cylindrical shape using stainless steel (for example, SUS304L) different from the metal shell 50 is disposed. The protective outer cylinder 80 is clamped from the outer peripheral side to sandwich and hold the filter 75 with the outer cylinder 70. Further, the rear end of the protective outer cylinder 80 is formed with a smaller diameter than the front end, and the rear end of the closing member 30 is fitted into the rear end of the protective outer cylinder 80. Since it is crimped from the outer peripheral side in this state, the protective outer cylinder 80 can fix the closing member 30 to the rear end of the outer cylinder 70.

保護外筒８０には、外筒体７０の通気孔７３と対応する位置に、貫通孔である通気孔８１が設けられている。通気孔７３および通気孔８１は、大気と、ガスセンサ１の内部、詳しくは、ガス検出素子１０の内側電極１７側の内部空間１８とを空気の流通が可能に連通させるものである。 The protective outer cylinder 80 is provided with a ventilation hole 81 that is a through hole at a position corresponding to the ventilation hole 73 of the outer cylinder body 70. The ventilation hole 73 and the ventilation hole 81 communicate the atmosphere and the inside of the gas sensor 1, specifically, the internal space 18 on the inner electrode 17 side of the gas detection element 10 so that air can flow.

犠牲腐食部材９０は、亜鉛から形成された環状の部材であり、主体金具５０の加締め部５５を周方向にわたって覆っている。また、犠牲腐食部材９０の後端向き面は、フィルタ７５の先端側の端部が周方向にわたって接触し、主体金具５０側へと押圧される。換言すると、犠牲腐食部材９０は、主体金具５０とフィルタ７５とに挟持されている。 The sacrificial corrosion member 90 is an annular member made of zinc, and covers the caulking portion 55 of the metal shell 50 over the circumferential direction. In addition, the end-facing surface of the sacrificial corrosion member 90 comes into contact with the end of the filter 75 in the circumferential direction and is pressed toward the metal shell 50 side. In other words, the sacrificial corrosion member 90 is sandwiched between the metal shell 50 and the filter 75.

次に、本実施形態のガスセンサ１の製造手順について簡単に説明する。
始めに、図１に示すように、主体金具５０に形成された貫通孔内に、後端側から先端側に向けてプロテクタ６０とガス検出素子１０とを挿入する。次に、主体金具５０とガス検出素子１０との間の空間に、セラミック粉末６５およびセラミックスリーブ６６を配置する。 Next, the manufacturing procedure of the gas sensor 1 of this embodiment will be briefly described.
First, as shown in FIG. 1, the protector 60 and the gas detection element 10 are inserted into the through hole formed in the metal shell 50 from the rear end side toward the front end side. Next, the ceramic powder 65 and the ceramic sleeve 66 are disposed in the space between the metal shell 50 and the gas detection element 10.

セラミックスリーブ６６の後端側に、鍔部７２が接触するように外筒体７０を配置し、鍔部７２の後端側の面に金属リング６７を配置する。この状態で、主体金具５０の筒状部５４の後端を加締めて、具体的には、径方向外側から内側に向けて塑性変形させて加締め部５５を形成する。加締め部５５は、金属リング６７を介して外筒体７０をセラミックスリーブ６６に押し付けると共に、外筒体７０を主体金具５０に固定する。 The outer cylindrical body 70 is disposed on the rear end side of the ceramic sleeve 66 so that the collar portion 72 is in contact with the ceramic sleeve 66, and the metal ring 67 is disposed on the rear end surface of the collar portion 72. In this state, the rear end of the cylindrical portion 54 of the metal shell 50 is crimped, and specifically, the crimped portion 55 is formed by plastic deformation from the radially outer side to the inner side. The caulking portion 55 presses the outer cylindrical body 70 against the ceramic sleeve 66 via the metal ring 67 and fixes the outer cylindrical body 70 to the metal shell 50.

その後、図１および図４に示すように、外部に露出する主体金具５０の加締め部５５に対し、犠牲腐食部材９０を被せ、さらに外筒体７０の外周を周方向にわたって覆うようにフィルタ７５を配置する。このとき、フィルタ７５の先端側の端部は、犠牲腐食部材９０に突き当てられ、犠牲腐食部材９０と外筒体７０の筒部７１との境目を周方向にわたって覆うように配置されている。 Thereafter, as shown in FIG. 1 and FIG. 4, the sacrificial corrosion member 90 is put on the caulking portion 55 of the metal shell 50 exposed to the outside, and the filter 75 is so covered as to cover the outer periphery of the outer cylinder 70 in the circumferential direction. Place. At this time, the end portion on the front end side of the filter 75 is abutted against the sacrificial corrosion member 90 and is disposed so as to cover the boundary between the sacrificial corrosion member 90 and the cylindrical portion 71 of the outer cylindrical body 70 in the circumferential direction.

その一方で、図３に示すように、セパレータ２０の貫通孔２１と閉塞部材３０の貫通孔３１と保護外筒８０にリード線４５を通し、そのリード線４５の先端に端子金具４０を固定する。以下では、これを複合部材９１と表記する。 On the other hand, as shown in FIG. 3, the lead wire 45 is passed through the through hole 21 of the separator 20, the through hole 31 of the closing member 30, and the protective outer cylinder 80, and the terminal fitting 40 is fixed to the tip of the lead wire 45. . Hereinafter, this is referred to as a composite member 91.

形成された複合部材９１は外筒体７０内に差し込まれ、図１に示すように、端子金具４０の先端をガス検出素子１０の内部空間１８に挿入し、端子金具４０と内側電極１７とを接触させる。このとき、端子金具４０は、フランジ片４１がガス検出素子１０の後端部に接触するまで挿入され、位置決めされる。 The formed composite member 91 is inserted into the outer cylinder 70, and as shown in FIG. 1, the tip of the terminal fitting 40 is inserted into the internal space 18 of the gas detection element 10, and the terminal fitting 40 and the inner electrode 17 are connected. Make contact. At this time, the terminal fitting 40 is inserted and positioned until the flange piece 41 contacts the rear end of the gas detection element 10.

同時に、セパレータ２０および閉塞部材３０の先端側を外筒体７０内に配置するとともに、セパレータ２０、閉塞部材３０および保護外筒８０を先端側に押圧する。さらに、フィルタ７５の外周側に保護外筒８０を嵌め込む。さらに、保護外筒８０の先端側の端部は、犠牲腐食部材９０から離れているため、フィルタ７５の先端側の端部は、保護外筒８０の先端側の端部と犠牲腐食部材９０との間で露出している。 At the same time, the separator 20 and the front end side of the closing member 30 are arranged in the outer cylinder 70, and the separator 20, the closing member 30 and the protective outer cylinder 80 are pressed toward the front end side. Further, a protective outer cylinder 80 is fitted on the outer peripheral side of the filter 75. Furthermore, since the end portion on the front end side of the protective outer cylinder 80 is separated from the sacrificial corrosion member 90, the end portion on the front end side of the filter 75 is connected to the end portion on the front end side of the protective outer cylinder 80 and the sacrificial corrosion member 90. Exposed between.

その後、保護外筒８０を径方向外側から内側に向けて加締めることにより、保護外筒８０と外筒体７０とを一体に固定する。加締めは、通気孔７３および通気孔８１が形成された位置以外の位置で行われる。以上により、ガスセンサ１が完成する。 Thereafter, the protective outer cylinder 80 and the outer cylindrical body 70 are integrally fixed by caulking the protective outer cylinder 80 from the radially outer side to the inner side. The caulking is performed at a position other than the position where the vent hole 73 and the vent hole 81 are formed. Thus, the gas sensor 1 is completed.

本実施形態では、通気孔７３および通気孔８１が形成された位置の先端側および後端側の二つの位置で加締めが行われる例に適用して説明する。この場合、保護外筒８０の先端側の端部は、少なくとも、先端側で行われる加締め位置の先端側の端、または、この加締め位置よりも主体金具５０に近い位置まで延びていることが望ましい。 In the present embodiment, description will be made by applying to an example in which caulking is performed at two positions on the front end side and the rear end side where the vent hole 73 and the vent hole 81 are formed. In this case, the end portion on the front end side of the protective outer cylinder 80 extends at least to the end on the front end side of the caulking position performed on the front end side or a position closer to the metal shell 50 than the caulking position. Is desirable.

上記の構成のガスセンサ１によれば、主体金具５０の後端側に設けられた加締め部５５が、自身よりもイオン化傾向が大きい金属からなる略環状の犠牲腐食部材９０に覆われている。ゆえに、加締めなどの外圧によって加締め部５５上に形成されたＮｉメッキ層にクラックが入っていたとしても、Ｎｉメッキ層とは別体の犠牲腐食部材９０が被水した塩水等の導電物を介して主体金具５０に導通するため、主体金具５０よりも優先して腐食することとなり、主体金具５０の腐食を抑制することができる。 According to the gas sensor 1 having the above configuration, the caulking portion 55 provided on the rear end side of the metal shell 50 is covered with the substantially annular sacrificial corrosion member 90 made of a metal having a higher ionization tendency than itself. Therefore, even if the Ni plating layer formed on the crimped portion 55 is cracked by an external pressure such as caulking, a conductive material such as salt water covered by the sacrificial corrosion member 90 separate from the Ni plating layer. Therefore, the metal shell 50 is preferentially corroded over the metal shell 50, so that the metal shell 50 can be prevented from corroding.

また、イオン化傾向が大きく、腐食しやすい鉄を主体金具５０に採用するときに、特に本発明が有用となる。 In addition, the present invention is particularly useful when iron having a large ionization tendency and easily corroded is used for the metal shell 50.

また、犠牲腐食部材９０を主体金具５０とフィルタ７５とに挟持させることで、溶接や加締めなどの工程を増やすことなく犠牲腐食部材を主体金具に対して簡便に固定することができる。 In addition, by sandwiching the sacrificial corrosion member 90 between the metal shell 50 and the filter 75, the sacrificial corrosion member can be easily fixed to the metal shell without increasing processes such as welding and caulking.

また、主体金具５０の加締め部５５が外気に直接晒されるような被水リスクの高い構成を採るガスセンサの場合、本発明が特に有用である。具体的には、犠牲腐食部材を有しないガスセンサにおいては、主体金具上のメッキ層にクラックが入っていた場合、塩水などの導電物によって主体金具の腐食が促進されてしまうが、本発明のように犠牲腐食部材を有するガスセンサ１においては、犠牲腐食部材９０が導電物を介して主体金具５０に導通するため、主体金具５０よりも優先して腐食することとなり、その結果、主体金具５０の腐食を抑制することができる。 In addition, the present invention is particularly useful in the case of a gas sensor having a high water exposure risk such that the caulking portion 55 of the metal shell 50 is directly exposed to the outside air. Specifically, in a gas sensor that does not have a sacrificial corrosion member, if the plating layer on the metal shell is cracked, the metal shell is accelerated by a conductive material such as salt water. In the gas sensor 1 having the sacrificial corrosion member, the sacrificial corrosion member 90 is electrically connected to the metal shell 50 through the conductive material, and therefore corrodes preferentially over the metal shell 50. As a result, the metal shell 50 is corroded. Can be suppressed.

なお、本実施形態では、主体金具５０、外筒体７０を鉄から形成した例に適用して説明したが、主体金具５０、外筒体７０をその他の材料から形成してもよく、特に限定するものではない。例えば、外筒体７０にアルミナ等のセラミックを採用しても良い。また、犠牲腐食部材９０を亜鉛から形成した例に適用して説明したが、例えばアルミニウム、マグネシウム、アルミニウム-亜鉛合金等、その他の金属から形成してもよく、特に限定するものではない。 In the present embodiment, the metal shell 50 and the outer cylindrical body 70 are described as applied to an example made of iron. However, the metal shell 50 and the outer cylindrical body 70 may be formed of other materials, and are particularly limited. Not what you want. For example, ceramic such as alumina may be used for the outer cylinder 70. In addition, the sacrificial corrosion member 90 has been described as applied to an example in which the sacrificial corrosion member 90 is formed from zinc. However, the sacrificial corrosion member 90 may be formed from other metals such as aluminum, magnesium, and an aluminum-zinc alloy, and is not particularly limited.

１…ガスセンサ、１０…ガス検出素子（ガス検出素子）、５０…主体金具、５２…ネジ部（取付け部）、５５…加締め部、７０…外筒体、７１…筒部、７２…鍔部、７５…フィルタ（通気フィルタ）、８０…保護外筒、９０…犠牲腐食部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas sensor, 10 ... Gas detection element (gas detection element), 50 ... Main metal fitting, 52 ... Screw part (attachment part), 55 ... Clamping part, 70 ... Outer cylindrical body, 71 ... Cylindrical part, 72 ... Gutter part 75 ... Filter (ventilation filter), 80 ... Protection outer cylinder, 90 ... Sacrificial corrosion member

Claims

A gas detection element extending in the axial direction and having the tip side exposed to the gas to be measured;
A metal shell that houses the rear end portion of the gas detection element and projects the front end portion of the gas detection element;
An outer cylindrical body that is disposed on the rear end side of the metal shell and has its front end fixed by a crimped portion formed by crimping the rear end side of the metal shell radially inward;
In a gas sensor comprising:
The metallic shell is plated with a metal having a smaller ionization tendency than itself, and the caulking portion has an opening through which the outer cylinder body can be inserted, and has a tendency to ionize more than the metallic shell. A gas sensor which is covered with a substantially annular sacrificial corrosion member made of a large metal.

The gas sensor according to claim 1, wherein the metallic shell is made of iron.

A protective outer cylinder covering the outer side of the cylindrical portion of the outer cylindrical body over the radial direction;
A filter that is sandwiched between the protective outer cylinder and the outer cylindrical body and protrudes toward the axial front end side than the protective outer cylinder;
The gas sensor according to claim 2, wherein the sacrificial corrosion member is sandwiched between the metal shell and the filter.

The gas sensor according to claim 1, wherein the sacrificial corrosion member and the metal shell are exposed to outside air.