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JPH11190715A - Gas sensor and its manufacture - Google Patents

Gas sensor and its manufacture

Info

Publication number
JPH11190715A
JPH11190715A JP9360548A JP36054897A JPH11190715A JP H11190715 A JPH11190715 A JP H11190715A JP 9360548 A JP9360548 A JP 9360548A JP 36054897 A JP36054897 A JP 36054897A JP H11190715 A JPH11190715 A JP H11190715A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protector
casing
locking portion
side locking
end side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP9360548A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Ishikawa
聡 石川
Shoji Akatsuka
正二 赤塚
Shoichi Otsuki
正一 大月
Yasushi Matsuo
康司 松尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP9360548A priority Critical patent/JPH11190715A/en
Publication of JPH11190715A publication Critical patent/JPH11190715A/en
Ceased legal-status Critical Current

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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxygen sensor having an excellent heat resistance by improving an operability and a sensor performance and a method for manufacturing it. SOLUTION: Body metal fittings locking part 44 annularly protruding in a radially inward side is provided at a front end side of a body metal fitting 9. A rear end face 44a of the locking part 44 is formed in a tapered state. A protector side locking part 46 annually protruding in a radially outside is provided at a rear end side of a protector 11. The locking part 46 is formed in an obliquely tapered state similar to the end face 44a of the locking part 44. The locking part 46 us disposed between a ceramic holder 7 and the locking part 44, and hence performs a function as a buffer material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば内燃機関の
排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ、所定のガス
中の酸素を検出する酸素センサ、ガス中のNOx濃度を
検出するNOxセンサなどの種々のガスセンサ及びその
製造方法に関するものである。
The present invention relates to an oxygen sensor for detecting an oxygen concentration in exhaust gas of an internal combustion engine, an oxygen sensor for detecting oxygen in a predetermined gas, a NOx sensor for detecting a NOx concentration in a gas, and the like. The present invention relates to various gas sensors and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ガスセンサとして、例えば自
動車エンジン等の内燃機関において、その空燃比制御等
に使用する各種酸素センサが開発されている。近年で
は、特に、排ガスによる大気汚染など環境保護上の問題
に対応するために、排ガス中の酸素濃度を検出する酸素
センサについて、高性能で長寿命のものに対する需要が
高まっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various oxygen sensors have been developed as gas sensors for use in, for example, air-fuel ratio control of internal combustion engines such as automobile engines. In recent years, in particular, in order to cope with environmental protection problems such as air pollution caused by exhaust gas, demand for a high-performance and long-life oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is increasing.

【0003】例えば、この様な酸素センサとして代表的
なものには、ZrO2等の酸素イオン伝導性固体電解質
によりなる(先端部が閉じた中空軸状に形成された)酸
素検知素子を用いた酸素センサが知られている。この酸
素センサは、酸素検知素子を筒状の金属製ケーシング内
に収容し、該酸素検知素子の先端外周を被検出雰囲気
(排ガス)と接触させるとともに、その内側空間に基準
ガスとしての大気を導入して、該酸素検知素子に生ずる
酸素濃淡電池起電力により、排ガス中の酸素濃度を測定
するものである。
[0003] For example, as a typical example of such an oxygen sensor, an oxygen detecting element (formed in a hollow shaft with a closed end) made of an oxygen ion conductive solid electrolyte such as ZrO 2 is used. Oxygen sensors are known. In this oxygen sensor, the oxygen sensing element is housed in a cylindrical metal casing, the outer periphery of the tip of the oxygen sensing element is brought into contact with the atmosphere to be detected (exhaust gas), and the atmosphere as a reference gas is introduced into the inner space. Then, the oxygen concentration in the exhaust gas is measured by the electromotive force of the oxygen concentration cell generated in the oxygen sensing element.

【0004】上述した酸素センサにおいては、酸素検知
素子の保護のために、ケーシングの先端側にキャップ状
のプロテクタが取り付けられている。そのため、排ガス
は、直接に酸素検知素子に到達するのではなく、プロテ
クタに設けられたガス透過口を介して、間接的に酸素検
知素子に導かれる。
[0004] In the above-described oxygen sensor, a cap-shaped protector is attached to the distal end side of the casing to protect the oxygen detecting element. Therefore, the exhaust gas does not directly reach the oxygen detection element, but is indirectly guided to the oxygen detection element via a gas transmission port provided in the protector.

【0005】このプロテクタをケーシングの先端側に固
定する方法として、下記,の方法が知られている。 図5(a)に示す様に、ケーシングP1を構成する主
体金具P2と酸素検知素子P3との間に、滑石P4及び
セラミックホルダP5を配置するとともに、セラミック
ホルダP5の上下両側に、緩衝材として金属製の板パッ
キンP6,P7を配置する。また、主体金具P2の先端
側を延設して、環状の固定部P8を設ける。そして、こ
の固定部P8にキャップ状のプロテクタP9の後端部P
10を外嵌させ、後端部P10を固定部P8に溶接して
プロテクタP9を主体金具P2に接合する。
The following method is known as a method for fixing this protector to the distal end of a casing. As shown in FIG. 5 (a), a talc P4 and a ceramic holder P5 are arranged between a metal shell P2 constituting a casing P1 and an oxygen detecting element P3, and a cushion material is provided on both upper and lower sides of the ceramic holder P5. Metal plate packings P6 and P7 are arranged. Further, an annular fixing portion P8 is provided by extending the distal end side of the metal shell P2. A rear end P of the cap-shaped protector P9 is attached to the fixing portion P8.
10, the rear end portion P10 is welded to the fixing portion P8, and the protector P9 is joined to the metal shell P2.

【0006】図5(b)に示す様に、ケーシングQ1
を構成する主体金具Q2と酸素検知素子Q3との間に、
滑石Q4及びセラミックホルダQ5を配置するととも
に、緩衝材として板パッキンQ6,Q7を配置する。ま
た、主体金具Q2の先端側を延設して、環状の固定部Q
8を設ける。そして、この固定部Q8の内側にキャップ
状のプロテクタQ9の(外周側に張り出した)後端部Q
10を配置した後に、固定部Q8を内側に折り曲げて後
端部Q10を加締めることにより、プロテクタQ9を主
体金具Q2に固定する。
[0006] As shown in FIG.
Between the metal shell Q2 and the oxygen sensing element Q3
The talc Q4 and the ceramic holder Q5 are arranged, and the plate packings Q6 and Q7 are arranged as cushioning materials. Further, the distal end side of the metal shell Q2 is extended to form an annular fixing portion Q.
8 is provided. A rear end portion Q (extending outward) of the cap-shaped protector Q9 is provided inside the fixed portion Q8.
After disposing 10, the fixing portion Q8 is bent inward and the rear end portion Q10 is crimped to fix the protector Q9 to the metal shell Q2.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した
,の方法では、必ずしも十分ではない。例えば前記
の方法では、溶接工程が必要となり、それに応じて溶
接を行なう電極の交換などの作業が必要となる。また、
主体金具P2の固定部P8の高さ(軸方向の長さ)が大
きいと、排ガスの流れがその分だけ阻害されるので、酸
素センサの性能に影響があるという問題があった。
However, the above method is not always sufficient. For example, in the above-described method, a welding process is required, and accordingly, operations such as replacement of electrodes for welding are required. Also,
If the height (length in the axial direction) of the fixing portion P8 of the metal shell P2 is large, the flow of the exhaust gas is hindered by that much, which has a problem that the performance of the oxygen sensor is affected.

【0008】また、前記の方法では、主体金具Q2の
先端側を加締めに適した形状に加工して、加締める作業
が必要であるが、酸素センサの先端側は高温の排ガスに
晒されるので、使用しているうちに、加締め部分に緩み
が生じたり、酸化による劣化が生じことがあった。即
ち、の方法では、耐熱性に問題があった。
Further, in the above-mentioned method, it is necessary to work the front end of the metal shell Q2 into a shape suitable for caulking and caulking work. However, the front end of the oxygen sensor is exposed to high-temperature exhaust gas. During use, the crimped portion may be loosened or deteriorated due to oxidation. That is, the method has a problem in heat resistance.

【0009】本発明は、上記の問題点を鑑みてなされた
ものであり、作業性及びセンサ性能を向上できるととも
に、耐熱性に優れた酸素センサ及びその製造方法を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an oxygen sensor which can improve workability and sensor performance and has excellent heat resistance, and a method for manufacturing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項1の発明は、ガス検知素子(例えば酸素検知素
子)を収容する筒状のケーシングと、ケーシングの先端
側(例えば主体金具の先端側)に配置され、ガス検知素
子の先端側を覆うキャップ状のプロテクタと、を備えた
酸素センサにおいて、ケーシングの先端側に形成され、
径方向内側に突出するケーシング側係止部と、プロテク
タの後端側に形成され、径方向外側に突出するプロテク
タ側係止部と、を備え、プロテクタは、ケーシング内か
ら先端側に突出するように配置され、プロテクタ側係止
部とケーシング側係止部とにて係止される構成であるこ
とを特徴とするガスセンサを要旨とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a cylindrical casing for accommodating a gas detecting element (for example, an oxygen detecting element); And a cap-shaped protector that is disposed on the tip side) and covers the tip side of the gas detection element.
A casing-side engaging portion protruding radially inward, and a protector-side engaging portion formed at a rear end side of the protector and projecting radially outward, wherein the protector protrudes forward from the casing. The gas sensor is characterized in that the gas sensor is arranged so as to be locked at the protector side locking portion and the casing side locking portion.

【0011】本発明では、ケーシングの内側に突出する
ケーシング側係止部と、プロテクタの外側に突出するプ
ロテクタ側係止部とを備えているので、プロテクタをケ
ーシング内に挿入してケーシングに装着する際に、ケー
シング側係止部にプロテクタ側係止部を係止させて、プ
ロテクタの位置を決めることができる。
In the present invention, since the casing-side engaging portion protruding inside the casing and the protector-side engaging portion protruding outside the protector are provided, the protector is inserted into the casing and mounted on the casing. In this case, the position of the protector can be determined by locking the protector-side locking portion to the casing-side locking portion.

【0012】この様な構成にすれば、従来の様な溶接工
程が不要となり、それによって溶接用の電極の交換など
の作業が不要となるので、作業工程が簡易化できる。ま
た、従来の様に主体金具の先端側から固定部を延設する
必要がないので、十分な排ガスの流れを確保でき、酸素
センサの性能を高く確保できる。更に、従来の様に、主
体金具の先端側を加締める必要がないので、当然なが
ら、加締め部分に緩みが生じたり、酸化による劣化が生
じことがなく、耐熱性に優れている。その上、本発明で
は、プロテクタをケーシング内に挿入するだけで位置決
めができるので、プロテクタの装着作業が極めて容易で
ある。
With such a configuration, the conventional welding process is not required, and the work such as replacement of the welding electrode is not required. Therefore, the working process can be simplified. Further, since it is not necessary to extend the fixing portion from the front end side of the metal shell as in the related art, it is possible to ensure a sufficient flow of exhaust gas and to ensure high performance of the oxygen sensor. Furthermore, unlike the related art, it is not necessary to caulk the distal end side of the metal shell, so that the caulked portion does not loosen or deteriorate due to oxidation, and is excellent in heat resistance. In addition, in the present invention, since positioning can be performed only by inserting the protector into the casing, mounting work of the protector is extremely easy.

【0013】請求項2の発明は、プロテクタは、ケーシ
ング内に圧入されることにより、ケーシングから内側に
応力を受けた状態で固定されていることを特徴とする請
求項1に記載のガスセンサを要旨とする。本発明では、
プロテクタはケーシング内に圧入されている。そして、
この圧入により、プロテクタはケーシングにより応力を
受けて固定された状態となる。つまり、単に、プロテク
タを圧入するだけで、プロテクタをしっかりと固定する
ことができるので、プロテクタの装着作業が大きく簡易
化できる。
According to a second aspect of the present invention, the gas sensor according to the first aspect is characterized in that the protector is fixed in a state in which the protector is stressed inward from the casing by being pressed into the casing. And In the present invention,
The protector is pressed into the casing. And
By this press-fitting, the protector is fixed by receiving the stress from the casing. That is, since the protector can be firmly fixed simply by press-fitting the protector, the mounting work of the protector can be greatly simplified.

【0014】請求項3の発明は、プロテクタ側係止部
は、その外周側にゆくほど後端側に傾斜するテーパを有
するリング形状であることを特徴とする請求項1又は2
に記載のガスセンサを要旨とする。本発明は、プロテク
タの形状を例示したものであり、このテーパ状のプロテ
クタ側係止部の形状により、プロテクタのケーシング内
への圧入をスムーズに行うことができる。
According to a third aspect of the present invention, the protector-side locking portion has a ring shape having a taper that is inclined toward a rear end side toward the outer peripheral side.
The gist is the gas sensor described in (1). The present invention exemplifies the shape of the protector, and the shape of the tapered protector-side locking portion allows the protector to be smoothly pressed into the casing.

【0015】請求項4の発明は、プロテクタ側係止部
は、ケーシング側係止部とセラミックリングとの間に配
置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
載のガスセンサを要旨とする。本発明は、従来の様に、
ケーシングとセラミックホルダとの間に、緩衝材として
金属製の板パッキンを配置するのでなく、ケーシング側
係止部とセラミックリングとの間にプロテクタ側係止部
を配置しているので、従来の板パッキンを省略できる。
つまり、本発明では、プロテクタ側係止部が緩衝材とし
ての機能を発揮するので、板パッキン及びその装着作業
を省略でき、ガスセンサの構成及びその製造方法を簡易
化できる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the gas sensor according to any one of the first to third aspects, the protector-side locking portion is disposed between the casing-side locking portion and the ceramic ring. Make a summary. The present invention, as before,
A metal plate packing as a cushioning material is not disposed between the casing and the ceramic holder, but a protector-side locking portion is disposed between the casing-side locking portion and the ceramic ring. Packing can be omitted.
That is, in the present invention, since the protector side locking portion functions as a cushioning material, the plate packing and the mounting operation thereof can be omitted, and the configuration of the gas sensor and the manufacturing method thereof can be simplified.

【0016】請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれ
かに記載のガスセンサの製造方法であって、ケーシング
の後端側から、プロテクタの先端側を先にしてプロテク
タを圧入して、ケーシングの先端側よりプロテクタの先
端側を突出させ、プロテクタ側係止部とケーシング側係
止部とを係止させてプロテクタの位置を決めることを特
徴とするガスセンサの製造方法を要旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the gas sensor manufacturing method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the protector is press-fitted from the rear end side of the casing with the tip end side of the protector first. The gist of the present invention is a method of manufacturing a gas sensor, wherein a tip side of a protector is projected from a tip side of a casing, and a position of the protector is determined by locking a protector-side locking portion and a casing-side locking portion.

【0017】本発明では、ガスセンサを製造する場合に
は、ケーシングの後端側から、キャップ状のプロテクタ
の先端側を先にしてプロテクタを圧入して、ケーシング
の先端側よりプロテクタの先端側を突出させる。そし
て、プロテクタ側係止部とケーシング側係止部とを係止
させることにより、プロテクタの位置を決める。
According to the present invention, when manufacturing the gas sensor, the protector is press-fitted from the rear end side of the casing with the front end side of the cap-shaped protector first, and the front end side of the protector projects from the front end side of the casing. Let it. Then, the position of the protector is determined by locking the protector side locking portion and the casing side locking portion.

【0018】つまり、単に、プロテクタをケーシング内
に圧入するだけで、プロテクタの位置を決めて固定する
ことができ、その作業が極めて容易である。ここで、前
記ガスセンサとしては、酸素センサ、NOxセンサ等の
各種のセンサを採用できる。
That is, simply by press-fitting the protector into the casing, the position of the protector can be determined and fixed, and the operation is extremely easy. Here, various sensors such as an oxygen sensor and a NOx sensor can be adopted as the gas sensor.

【0019】尚、例えば酸素センサの酸素検知素子の材
料としては、Y23ないしCaOを固溶させたZrO2
が代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属
ないし希土類金属の酸化物とZrO2との固溶体を使用
してもよい。また、ベースとなるZrO2にはHfO2
含有されていてもよい。
For example, the material of the oxygen sensing element of the oxygen sensor is ZrO 2 in which Y 2 O 3 or CaO is dissolved.
Is a typical one, but a solid solution of ZrO 2 and an oxide of another alkaline earth metal or rare earth metal may be used. Further, ZfO 2 serving as a base may contain HfO 2 .

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明のガスセンサ及びそ
の製造方法の例(実施例)を説明する。 (実施例) a)まず、本実施例の酸素センサの全体構成について説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, examples (embodiments) of a gas sensor and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described. (Example) a) First, the overall configuration of the oxygen sensor of the present example will be described.

【0021】図1に示す様に、本実施例の酸素センサ1
は、先端(図1の下方)が閉じた中空軸状の例えばZr
2を主成分とする固体電解質部材である酸素検知素子
2と、軸状のセラミックヒータである発熱体3とを備
え、それらの外殻を構成する各種部材の組立体として構
成されている。
As shown in FIG. 1, the oxygen sensor 1 of this embodiment
Is a hollow shaft-shaped, for example, Zr having a closed end (the lower part in FIG. 1).
It comprises an oxygen sensing element 2 which is a solid electrolyte member mainly composed of O 2 and a heating element 3 which is a shaft-shaped ceramic heater, and is constituted as an assembly of various members constituting their outer shells.

【0022】この酸素検知素子2の中間部外側には、絶
縁性セラミックから形成されたセラミックホルダ6,7
と、タルクから形成されたセラミック粉末8とを介して
金属製のケーシング10が設けられ、酸素検知素子2
は、ケーシング10と電気的に絶縁された状態で貫通し
ている。
Outside the intermediate portion of the oxygen sensing element 2, ceramic holders 6, 7 made of insulating ceramic are provided.
And a metal casing 10 provided via the ceramic powder 8 formed of talc and the oxygen sensing element 2
Penetrates while being electrically insulated from the casing 10.

【0023】ケーシング10は、酸素センサ1を排気管
等の取付部に取り付けるためのねじ部9aを有する(例
えばステンレス鋼のJIS SUS304からなる)主
体金具9と、その主体金具9の一方の開口部に内側が連
通するように結合された第1外筒(主筒)14と、第1
外筒14の後端側に外嵌する筒状の第2外筒15とから
形成されている。
The casing 10 has a screw 9a (for example, made of stainless steel JIS SUS304) for mounting the oxygen sensor 1 to a mounting portion such as an exhaust pipe, and one opening of the metal shell 9. A first outer cylinder (main cylinder) 14 connected so that the inside communicates with the first cylinder;
The outer cylinder 14 is formed of a cylindrical second outer cylinder 15 which is fitted to the rear end side.

【0024】尚、図示しないが、酸素検知素子2の内面
及び外面には、そのほぼ全面を覆うように、例えばPt
からなる一対の多孔質電極電極層が設けられている。主
体金具9の一方の開口部には、酸素検知素子2の先端側
を所定の空間を隔てて覆うように、(例えばJIS S
US310、SUS310S等からなる)プロテクタ1
1が取り付けられ、プロテクタ11には排ガスを透過さ
せる複数のガス透過口12が形成されている。
Although not shown, the inner surface and the outer surface of the oxygen sensing element 2 are, for example, Pt
Are provided. One opening of the metal shell 9 covers the distal end of the oxygen sensing element 2 with a predetermined space (for example, JIS S).
Protector 1 (comprising US310, SUS310S, etc.)
1, a protector 11 is formed with a plurality of gas permeation ports 12 for transmitting exhaust gas.

【0025】主体金具9の他方の開口部には、第1外筒
14がセラミックホルダ6との間にリング30を介して
加締められ、この第1外筒14に、全体として中空筒状
に形成されたフィルタアセンブリ(気体導入構造部)1
6が、外側から嵌合・固定されている。
In the other opening of the metal shell 9, a first outer cylinder 14 is caulked with the ceramic holder 6 via a ring 30, and the first outer cylinder 14 is formed into a hollow cylindrical shape as a whole. Filter assembly (gas introduction structure) 1 formed
6 are fitted and fixed from the outside.

【0026】このフィルタアセンブリ16の上端側の開
口は、ゴム等で構成された弾性シール部材17で封止さ
れ、これに続いてさらに内方にセラミックセパレータ1
8が設けられている。そして、セラミックセパレータ1
8及び弾性シール部材17を貫通するように、酸素検知
素子2用のリード線20,21及び発熱体3用のリード
線(図示せず)が配置されている。
The opening on the upper end side of the filter assembly 16 is sealed with an elastic seal member 17 made of rubber or the like.
8 are provided. And the ceramic separator 1
The lead wires 20 and 21 for the oxygen sensing element 2 and the lead wire (not shown) for the heating element 3 are arranged so as to penetrate through the elastic member 8 and the elastic seal member 17.

【0027】酸素検知素子2用の一方のリード線20
は、端子金具23のコネクタ部24及び絶縁管25aで
覆われた引出し線部25、並びに端子金具23の内部電
極接続部26を経て、酸素検知素子2の内側の電極層と
電気的に接続されている。他方のリード線21は、別の
端子金具33のコネクタ部34及び絶縁管35aで覆わ
れた引出し線部35並びに外部電極接続部35bを経
て、酸素検知素子2の外側の電極層と電気的に接続され
ている。
One lead wire 20 for the oxygen sensing element 2
Is electrically connected to the electrode layer inside the oxygen sensing element 2 through the connector part 24 of the terminal fitting 23, the lead wire part 25 covered with the insulating tube 25 a, and the internal electrode connecting part 26 of the terminal fitting 23. ing. The other lead wire 21 is electrically connected to an outer electrode layer of the oxygen sensing element 2 through a connector portion 34 of another terminal fitting 33, a lead wire portion 35 covered with an insulating tube 35a, and an external electrode connection portion 35b. It is connected.

【0028】また、発熱体3に通電するための一対のヒ
ータ端子部40が、発熱体3の後端側(図1の上方)に
固定され、これらヒータ端子部40を経て、発熱体3内
に埋設された図示しない発熱用抵抗回路に通電される。 b)次に、本実施例の要部であるプロテクタ11及びそ
の近傍の構成について詳しく説明する。
A pair of heater terminals 40 for supplying electricity to the heating element 3 are fixed to the rear end side of the heating element 3 (upper side in FIG. 1). Is supplied to a heating resistor circuit (not shown) embedded in the heater. b) Next, the configuration of the protector 11 as a main part of the present embodiment and the vicinity thereof will be described in detail.

【0029】図1及びその要部を拡大した図2に示す様
に、セラミックホルダ7は、その中央部から内側に突出
する段差部41を備えており、この段差部41の後端面
(図2の上方の面)と酸素検知素子2の中間部分の鍔部
42との間には、緩衝材として、(例えばJIS SU
S310、SUS310S等からなる)金属製の環状の
板パッキン43が配置されている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2 in which a main part thereof is enlarged, the ceramic holder 7 is provided with a step part 41 protruding inward from a central part thereof, and a rear end face of the step part 41 (FIG. Between the upper surface of the oxygen sensing element 2 and the flange portion 42 at the intermediate portion of the oxygen sensing element 2 as a cushioning material (for example, JIS SU
An annular plate packing 43 made of metal (comprising S310, SUS310S, etc.) is arranged.

【0030】前記セラミックホルダ7の先端面(図2の
下方の面)7aは、外周側にゆくほど後端側に、例えば
約120゜傾斜するテーパ状に形成されている。また、
主体金具9の先端側には、径方向内側に環状に突出する
内径φ9.6mmの主体金具側係止部44が設けられて
いる。この主体金具側係止部44の後端面44aは、前
記セラミックホルダ7の先端面7aと同様な傾斜でテー
パ状に形成されている。
The front end face (the lower face in FIG. 2) 7a of the ceramic holder 7 is formed in a tapered shape inclined at, for example, about 120 ° toward the rear end side toward the outer peripheral side. Also,
A metal shell side locking portion 44 having an inner diameter of 9.6 mm and projecting radially inward in a ring shape is provided on the distal end side of the metal shell 9. The rear end surface 44a of the metal shell side locking portion 44 is formed in a tapered shape with the same inclination as the front end surface 7a of the ceramic holder 7.

【0031】更に、図3に示す様に、プロテクタ11の
後端側には、径方向外側に環状に突出する外径φ11.
5mmのプロテクタ側係止部46が設けられている。こ
のプロテクタ側係止部46は、前記主体金具側係止部4
4の後端面44aと同様な傾斜でテーパ状に形成されて
いる。
Further, as shown in FIG. 3, on the rear end side of the protector 11, an outer diameter φ11.
A 5 mm protector-side locking portion 46 is provided. The protector side locking portion 46 is provided with the metal shell side locking portion 4.
4 is formed in a tapered shape with the same inclination as the rear end surface 44a.

【0032】そして、前記プロテクタ側係止部46は、
図2に示す様に、セラミックホルダ7の先端面7aと主
体金具側係止部44の後端面44aとの間に配置されて
いることにより、緩衝材としての機能を発揮している。
同時に、プロテクタ側係止部46は、主体金具側係止部
44によって係止されることにより、軸方向先端側にお
ける位置決め材としての機能を発揮している。
The protector side locking portion 46 is
As shown in FIG. 2, since the ceramic holder 7 is disposed between the front end face 7 a of the ceramic holder 7 and the rear end face 44 a of the metal shell side locking portion 44, it functions as a cushioning material.
At the same time, the protector-side locking portion 46 is locked by the metal shell-side locking portion 44, thereby exhibiting a function as a positioning material on the distal end side in the axial direction.

【0033】また、前記プロテクタ11の円筒状部分1
1aの外径は、主体金具側係止部44の内径よりわずか
に(例えば0.1mmだけ)大きい。よって、プロテク
タ11がケーシング10(詳しくは主体金具9)に圧入
されることにより、主体金具側係止部44の内周面44
bにて、プロテクタ11の外周面11bは径方向内側に
押圧されて、応力を受けた状態で固定されている。
The cylindrical portion 1 of the protector 11
The outer diameter of 1a is slightly larger (for example, by 0.1 mm) than the inner diameter of the metal shell side locking portion 44. Therefore, when the protector 11 is pressed into the casing 10 (specifically, the metal shell 9), the inner peripheral surface 44 of the metal shell side locking portion 44 is formed.
At b, the outer peripheral surface 11b of the protector 11 is pressed inward in the radial direction, and is fixed under a stress.

【0034】c)次に、酸素センサ1の製造方法のう
ち、本実施例の要部であるプロテクタ11の装着方法に
ついて説明する。まず、図4に示す様に、主体金具9の
後端側(図の上方)から、キャップ状のプロテクタ11
を圧入する。
C) Next, of the methods of manufacturing the oxygen sensor 1, a method of mounting the protector 11, which is a main part of the present embodiment, will be described. First, as shown in FIG. 4, a cap-shaped protector 11 is provided from the rear end side (upper side of the figure) of the metal shell 9.
Press-fit.

【0035】この場合、主体金具9を図示しない治具に
より固定し、キャップ状のプロテクタ11の先端側(図
の下方)が先となるように配置する。そして、プロテク
タ11の後端側より棒状の圧入部材51を挿入し、この
圧入部材51を図の下方に移動させて、プロテクタ11
を図の下方に押圧する。
In this case, the metal shell 9 is fixed by a jig (not shown), and the cap-shaped protector 11 is disposed such that the tip side (the lower side in the figure) comes first. Then, a rod-shaped press-fitting member 51 is inserted from the rear end side of the protector 11, and the press-fitting member 51 is moved downward in FIG.
Is pressed downward in the figure.

【0036】これにより、プロテクタ11は、そのプロ
テクタ側係止部46が主体金具側係止部44に係止され
る位置まで圧入され、主体金具側係止部44の内周面4
4bにより、プロテクタ11の外周面11bが径方向内
側に押圧された状態で固定される。
Accordingly, the protector 11 is press-fitted to a position where the protector-side locking portion 46 is locked to the metal shell-side locking portion 44, and the inner peripheral surface 4 of the metal shell-side locking portion 44 is pressed.
4b, the outer peripheral surface 11b of the protector 11 is fixed in a state of being pressed inward in the radial direction.

【0037】その後、圧入部材51を取り除き、通常の
手順にて、図1に示す様に、順次、酸素センサ1の各構
成要素、即ち、、セラミックホルダ7、板パッキン4
3、発熱体3等を備えた酸素検知素子2、セラミック粉
末8、セラミックホルダ6、リング30、第1外筒14
等を配置する。
Thereafter, the press-fitting member 51 is removed, and the components of the oxygen sensor 1, ie, the ceramic holder 7 and the plate packing 4, are successively arranged in a normal procedure as shown in FIG.
3. Oxygen sensing element 2, including heating element 3, ceramic powder 8, ceramic holder 6, ring 30, first outer cylinder 14.
And so on.

【0038】その後、主体金具9の後端部を熱加締めに
より加締めて、上述した各構成要素を固定した後に、更
に、酸素センサ1の後端側のフィルタアセンブリ16な
どを構成を形成して、酸素センサ1を完成する。この様
にして製造された本実施例の酸素センサ1では、主体金
具9の後端側よりプロテクタ11を圧入して固定するの
で、従来の溶接工程が不要となる。よって、溶接を行な
う電極の交換が不要になるので作業能率が向上し、コス
トダウンに寄与する。
Thereafter, the rear end portion of the metal shell 9 is caulked by heat caulking to fix the above-described components, and then the filter assembly 16 and the like on the rear end side of the oxygen sensor 1 are formed. Thus, the oxygen sensor 1 is completed. In the oxygen sensor 1 of the present embodiment manufactured in this manner, the protector 11 is press-fitted from the rear end side of the metal shell 9 and fixed, so that the conventional welding process is unnecessary. Therefore, it is not necessary to replace the electrode to be welded, so that the working efficiency is improved and the cost is reduced.

【0039】また、主体金具9の先端側には、従来の様
に固定部を延設する必要がないので、排ガスの流れが阻
害されにくく、酸素センサ1の性能が向上するという利
点がある。この構成は、特に、酸素検知素子2を排ガス
側にあまり突出させないタイプの酸素センサに用いる
と、酸素センサの性能の向上に効果的である。
Further, since there is no need to extend a fixing portion on the tip end side of the metal shell 9 as in the related art, there is an advantage that the flow of exhaust gas is hardly hindered and the performance of the oxygen sensor 1 is improved. This configuration is effective in improving the performance of the oxygen sensor, particularly when used in an oxygen sensor of a type in which the oxygen detection element 2 does not protrude much toward the exhaust gas.

【0040】更に、従来に様に、主体金具6の先端側を
延設した部分で加締める方法ではなく、よって、直接に
排ガスに晒される加締め部分がないので、酸素センサ1
の先端側が高温の排ガスに晒されても、プロテクタ11
を取り付ける部分が損なわれることがなく、耐熱性に優
れている。
Furthermore, unlike the conventional method, the front end of the metal shell 6 is not swaged at the extended portion, and there is no swaged portion directly exposed to the exhaust gas.
Of the protector 11 even if the tip side of the
The heat-resistant part is not damaged and the part to which it is attached is excellent.

【0041】また、プロテクタ側係止部46は、外周に
ゆくほど後端側に傾斜するテーパを有しているので、圧
入作業が容易であるという利点がある。更に、圧入する
際には、プロテクタ側係止部46が主体金具側係止部4
4に係止した時点で圧入作業を終了すればよく、プロテ
クタ11の位置決めを自動的に行えるので、この点から
も作業性に優れている。
Further, since the protector side locking portion 46 has a taper which is inclined toward the rear end side as it goes to the outer periphery, there is an advantage that the press-fitting operation is easy. Further, at the time of press-fitting, the protector side locking portion 46 is connected to the metal shell side locking portion 4.
At this point, the press-fitting operation may be completed at the time of locking to the position 4, and the position of the protector 11 can be automatically determined.

【0042】その上、プロテクタ側係止部46は、主体
金具側係止部44とセラミックリング7との間に配置さ
れているので、緩衝材の機能を果たすことができ、よっ
て、別途、緩衝材として板パッキンを配置する必要がな
い。尚、本発明は前記実施例になんら限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の
態様で実施しうることはいうまでもない。
In addition, since the protector-side locking portion 46 is disposed between the metal shell-side locking portion 44 and the ceramic ring 7, it can function as a cushioning material. There is no need to arrange plate packing as a material. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment at all, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.

【0043】例えば、前記実施例では、プロテクタを主
体金具に圧入したが、プロテクタと主体金具との寸法を
調節することにより、圧入ではなく、単にプロテクタを
主体金具に挿入し、その後、主体金具の後端部の加締め
等により固定してもよい。
For example, in the above embodiment, the protector was press-fitted into the metal shell. However, by adjusting the dimensions of the protector and the metal shell, the protector was simply inserted into the metal shell instead of press-fitting. The rear end may be fixed by caulking or the like.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上詳述した様に、請求項1の発明で
は、プロテクタをケーシング内に挿入してケーシングに
装着する際に、ケーシング側係止部にプロテクタ側係止
部を係止させて、プロテクタの位置を決めることができ
る。そのため、従来の様な溶接工程が不要となり、作業
工程が簡易化できる。また、従来の様に主体金具の先端
側を延設する必要がないので、十分な排ガスの流れを確
保でき、酸素センサの性能を高く確保できる。更に、従
来の様に主体金具の先端側を加締める必要がないので、
耐熱性に優れている。そのうえ、プロテクタをケーシン
グ内に挿入するだけで位置決めができるので、プロテク
タの装着作業が極めて容易である。
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, when the protector is inserted into the casing and mounted on the casing, the protector-side locking portion is locked to the casing-side locking portion. , The position of the protector can be determined. For this reason, the conventional welding process is not required, and the working process can be simplified. Further, since it is not necessary to extend the distal end side of the metal shell as in the related art, it is possible to ensure a sufficient flow of exhaust gas, and to ensure high performance of the oxygen sensor. Furthermore, since it is not necessary to caulk the tip side of the metal shell as in the past,
Excellent heat resistance. In addition, since the positioning can be performed only by inserting the protector into the casing, the mounting work of the protector is extremely easy.

【0045】請求項2の発明では、プロテクタを圧入す
るだけで、プロテクタをしっかりとケーシングに固定す
ることができるので、プロテクタの装着作業が大きく簡
易化できる。請求項3の発明では、テーパ状のプロテク
タ側係止部の形状により、プロテクタのケーシング内へ
の圧入をスムーズに行うことができる。
According to the second aspect of the present invention, since the protector can be firmly fixed to the casing only by press-fitting the protector, the mounting work of the protector can be greatly simplified. According to the third aspect of the present invention, the shape of the tapered protector side locking portion allows the protector to be smoothly pressed into the casing.

【0046】請求項4の発明では、セラミックホルダを
用いる場合に、プロテクタ側係止部が緩衝材としての機
能を発揮するので、従来の板パッキン及びその装着作業
を省略でき、ガスセンサの構成及びその製造方法を簡易
化できる。請求項5の発明では、単に、プロテクタをケ
ーシング内に圧入するだけで、プロテクタの位置を決め
て固定することができ、その作業が極めて容易である。
According to the fourth aspect of the present invention, when the ceramic holder is used, the protector side locking portion functions as a cushioning material, so that the conventional plate packing and its mounting work can be omitted, and the configuration of the gas sensor and its gas sensor. The manufacturing method can be simplified. According to the fifth aspect of the invention, the position of the protector can be determined and fixed simply by press-fitting the protector into the casing, and the operation is extremely easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例の酸素センサの全体構成を示す概略構
成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an overall configuration of an oxygen sensor according to an embodiment.

【図2】 実施例のプロテクタ及びその取付部分の構成
を拡大して示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged configuration of a protector and a mounting portion of the protector according to the embodiment.

【図3】 実施例のプロテクタを示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a protector of the embodiment.

【図4】 実施例のプロテクタの装着方法を示す説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of mounting the protector of the embodiment.

【図5】 従来技術を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…酸素センサ 2…酸素検知素子 6,7…セラミックホルダ 9…主体金具 10…ケーシング 11…プロテクタ 44…主体金具側係止部 46…プロテクタ側係止部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxygen sensor 2 ... Oxygen detecting element 6, 7 ... Ceramic holder 9 ... Metal shell 10 ... Casing 11 ... Protector 44 ... Metal shell side locking part 46 ... Protector side locking part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 康司 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Koji Matsuo 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Japan

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガス検知素子を収容する筒状のケーシン
グと、 該ケーシングの先端側に配置され、前記ガス検知素子の
先端側を覆うキャップ状のプロテクタと、 を備えた酸素センサにおいて、 前記ケーシングの先端側に形成され、径方向内側に突出
するケーシング側係止部と、 前記プロテクタの後端側に形成され、径方向外側に突出
するプロテクタ側係止部と、 を備え、 前記プロテクタは、前記ケーシング内から先端側に突出
するように配置され、前記プロテクタ側係止部と前記ケ
ーシング側係止部とにて係止される構成であることを特
徴とするガスセンサ。
1. An oxygen sensor, comprising: a cylindrical casing for accommodating a gas detection element; and a cap-shaped protector disposed on a tip side of the casing and covering a tip side of the gas detection element. A casing-side locking portion formed on the distal end side of the protector and protruding radially inward, and a protector-side locking portion formed on the rear end side of the protector and protruding radially outward, the protector includes: A gas sensor, wherein the gas sensor is arranged so as to protrude from the inside of the casing toward the distal end, and is locked by the protector-side locking portion and the casing-side locking portion.
【請求項2】 前記プロテクタは、前記ケーシング内に
圧入されることにより、該ケーシングから内側に応力を
受けた状態で固定されていることを特徴とする前記請求
項1に記載のガスセンサ。
2. The gas sensor according to claim 1, wherein the protector is fixed in a state in which the protector is stressed inward from the casing by being pressed into the casing.
【請求項3】 前記プロテクタ側係止部は、その外周側
にゆくほど後端側に傾斜するテーパを有するリング形状
であることを特徴とする前記請求項1又は2に記載のガ
スセンサ。
3. The gas sensor according to claim 1, wherein the protector-side locking portion has a ring shape having a taper that is inclined toward a rear end side toward the outer peripheral side.
【請求項4】 前記プロテクタ側係止部は、前記ケーシ
ング側係止部とセラミックリングとの間に配置されるこ
とを特徴とする前記請求項1〜3のいずれかに記載のガ
スセンサ。
4. The gas sensor according to claim 1, wherein the protector-side locking portion is disposed between the casing-side locking portion and a ceramic ring.
【請求項5】 前記請求項1〜4のいずれかに記載のガ
スセンサの製造方法であって、 前記ケーシングの後端側から、前記プロテクタの先端側
を先にして該プロテクタを圧入して、前記ケーシングの
先端側より前記プロテクタの先端側を突出させ、前記プ
ロテクタ側係止部と前記ケーシング側係止部とを係止さ
せて前記プロテクタの位置を決めることを特徴とするガ
スセンサの製造方法。
5. The method for manufacturing a gas sensor according to claim 1, wherein the protector is press-fitted from a rear end side of the casing with a front end side of the protector first. A method of manufacturing a gas sensor, comprising: projecting a distal end side of the protector from a distal end side of a casing, and locking the protector side locking portion and the casing side locking portion to determine a position of the protector.
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