氣體傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種抑制傳感器元件的比保護(hù)層靠后端側(cè)處沾水、并且抑制檢測性能降低、減少消耗電力的氣體傳感器。氣體傳感器包括：傳感器元件，其具有多孔質(zhì)的保護(hù)層；筒狀的陶瓷保持件；以及主體殼體，其具有內(nèi)孔，該內(nèi)孔具備小徑孔以及大徑孔，該主體殼體通過使陶瓷保持件的朝前端面的一部分配合于朝后端面而包圍陶瓷保持件；其中，在陶瓷保持件中形成有直徑較大的凹孔，該凹孔自朝前端面朝向后端側(cè)凹陷，并與插穿孔的前端連通，保護(hù)層的后端部以該后端部與該凹孔的內(nèi)周面之間設(shè)有縫隙的方式容納在凹孔內(nèi)，陶瓷保持件的將凹孔的內(nèi)周面與凹孔的朝前端面相連的前端緣整體設(shè)于比小徑孔的內(nèi)表面靠向徑向內(nèi)側(cè)的位置。
【專利說明】氣體傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具備傳感器元件的氣體傳感器，該傳感器元件暴露在被檢測氣體中，并檢測該被檢測氣體中的特定氣體成分，特別涉及一種具備如下傳感器元件的氣體傳感器:該傳感器元件具有多孔質(zhì)的保護(hù)層。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有具備如下傳感器元件的氣體傳感器:該傳感器元件安裝于汽車的排氣管等而使用，根據(jù)排氣中的特定氣體(例如NOx(氮氧化物)、氧等)的濃度而產(chǎn)生大小不同的電動勢、使電阻值變化。在傳感器元件的前端側(cè)設(shè)有用于檢測特定氣體成分的檢測部，通過利用加熱器等進(jìn)行加熱，檢測部檢測出特定氣體成分。然而，在傳感器元件的檢測部因加熱而處于高溫時，若排氣中所含的水滴附著于檢測部(沾水)，則存在因熱沖擊而在傳感器元件產(chǎn)生裂紋等破損的隱患。因此，開發(fā)了用多孔質(zhì)的保護(hù)層覆蓋傳感器元件的檢測部、保護(hù)傳感器元件不會沾水的氣體傳感器(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]如圖8所示，專利文獻(xiàn)I的氣體傳感器形成如下構(gòu)造:將傳感器元件21插入而保持于由絕緣材料(陶瓷，例如氧化鋁)構(gòu)成的陶瓷保持件300的插穿孔320，將該陶瓷保持件300配置于主體殼體1100的內(nèi)側(cè)。另外，傳感器元件21的前端側(cè)的檢測部被保護(hù)層25覆蓋。
[0004]主體殼體1100具有前后貫穿的內(nèi)孔llOOh，自陶瓷保持件300向前端側(cè)突出的傳感器元件21的保護(hù)層25的后端部26容納于內(nèi)孔IlOOh內(nèi)。而且，在主體殼體1100的前端安裝有金屬制的保護(hù)器510、610，將傳感器元件21保護(hù)起來。
[0005]另外，為了在將傳感器元件21貫穿陶瓷保持件300的插穿孔320而組裝時，防止保護(hù)層25碰撞到插穿孔320而損傷，使保護(hù)層25的后端部26向前端側(cè)離開插穿孔320的前端。因此，在插穿孔320與后端部26之間夾設(shè)有未被保護(hù)層25保護(hù)的傳感器元件21的側(cè)面P。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009 - 115781號公報
[0009]然而，在圖8的氣體傳感器中，在水W自保護(hù)器510、610的通氣孔560、670進(jìn)入到保護(hù)器510的內(nèi)部的情況下，由于主體殼體1100的內(nèi)表面IlOOi與傳感器元件21 (保護(hù)層25)之間的縫隙相對較大，因此水W順著主體殼體1100的內(nèi)孔IlOOh的內(nèi)表面IlOOi向陶瓷保持件300側(cè)過去。而且，由于陶瓷保持件300的朝前端面300a在傳感器元件21的側(cè)面P的位置沿徑向延伸(呈水平面狀)，因此水W容易自朝前端面300a朝向傳感器元件21移動，容易在傳感器元件21的側(cè)面P上附著水W。然而，如上述那樣，由于未在側(cè)面P上形成保護(hù)層25，因此存在因熱沖擊而在傳感器元件21產(chǎn)生裂紋等破損的隱患。
[0010]因此,例如如圖9所示，考慮使主體殼體1200的內(nèi)孔1200h縮徑。由此，內(nèi)表面1200?與傳感器元件21 (保護(hù)層25)之間的縫隙變小，使水W難以進(jìn)入到主體殼體1200的內(nèi)孔1200h內(nèi)。另外，由于主體殼體1200的朝前端面1200k在設(shè)有傳感器元件21的保護(hù)層25的位置沿徑向延伸，因此即使水W容易自朝前端面1200k朝向傳感器元件21移動，水W也將附著于保護(hù)層25。結(jié)果，能夠抑制未形成有保護(hù)層25的側(cè)面P沾水。然而，在該情況下，由于主體殼體1200的內(nèi)表面1200i與傳感器元件21(保護(hù)層25)之間的縫隙變小，促使了熱量自傳感器元件21經(jīng)由內(nèi)孔1200h向金屬制的主體殼體1200擴(kuò)散，傳感器元件21難以保持高溫，檢測性能降低，更加需要用于形成高溫的消耗電力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而完成的，其目的在于提供一種能夠抑制傳感器元件的比保護(hù)層靠后端側(cè)處沾水、并且抑制檢測性能降低、減少消耗電力的氣體傳感器。
[0012]本發(fā)明的氣體傳感器包括:傳感器元件，其沿軸線方向延伸，并且在該傳感器元件的前端側(cè)具有用于檢測被檢測氣體中的特定氣體成分的檢測部，該傳感器元件具有覆蓋該檢測部的多孔質(zhì)的保護(hù)層；筒狀的陶瓷保持件，其使上述傳感器元件的比上述保護(hù)層靠后端側(cè)的部位貫穿，并具有包圍該傳感器元件的徑向周圍的插穿孔；以及主體殼體，其具有內(nèi)孔，該內(nèi)孔具備設(shè)于該內(nèi)孔的前端側(cè)的小徑孔、以及設(shè)于該內(nèi)孔的比該小徑孔靠后端側(cè)的位置且直徑大于該小徑孔的直徑的大徑孔，該主體殼體通過使上述陶瓷保持件的朝前端面的一部分配合于朝后端面而包圍上述陶瓷保持件的徑向周圍，該朝后端面將上述小徑孔的內(nèi)表面與上述大徑孔的內(nèi)表面相連；在上述陶瓷保持件中形成有凹孔，該凹孔自上述朝前端面朝向后端側(cè)凹陷，并與上述插穿孔的前端連通，并且該凹孔的直徑大于該插穿孔的直徑，上述保護(hù)層的后端部以該后端部與上述凹孔的內(nèi)周面之間設(shè)有縫隙的方式容納在上述凹孔內(nèi)，上述陶瓷保持件的將上述凹孔的上述內(nèi)周面與上述凹孔的朝前端面相連的前端緣整體設(shè)于比上述小徑孔的上述內(nèi)表面靠向徑向內(nèi)側(cè)的位置。
[0013]根據(jù)該氣體傳感器，在陶瓷保持件中形成有自朝前端面朝向后端側(cè)凹陷的凹孔，并且保護(hù)層的后端部以該后端部與該凹孔內(nèi)設(shè)有縫隙的方式容納，而且，陶瓷保持件的前端緣整體設(shè)于比主體殼體的小徑孔的內(nèi)表面靠向徑向內(nèi)側(cè)的位置。
[0014]換句話說，上述氣體傳感器采用如下結(jié)構(gòu):設(shè)于陶瓷保持件的凹孔的前端緣的內(nèi)周面與傳感器元件之間的縫隙小于主體殼體的小徑孔的內(nèi)表面與傳感器元件之間的縫隙。由此，即使水順著主體殼體的小徑孔的內(nèi)表面向陶瓷保持件側(cè)過去，也難以進(jìn)入到陶瓷保持件的凹孔內(nèi)。
[0015]另外，上述的氣體傳感器采用陶瓷保持件的朝前端面在設(shè)有傳感器元件的保護(hù)層的位置沿徑向延伸的結(jié)構(gòu)。由此，即使水自陶瓷保持件的朝前端面朝向傳感器元件移動，也會附著在設(shè)于傳感器元件的保護(hù)層上。
[0016]根據(jù)這兩者的結(jié)果，能夠抑制水附著于傳感器元件的比保護(hù)層靠后端側(cè)處，從而緩解了對傳感器元件的熱沖擊。
[0017]在此基礎(chǔ)上，上述的氣體傳感器采用在陶瓷保持件中設(shè)置凹孔、減小與傳感器元件之間的縫隙的結(jié)構(gòu)。因此，不同于金屬制的主體殼體，能夠抑制熱量自傳感器元件向陶瓷保持件擴(kuò)散，從而能夠?qū)鞲衅髟S持為高溫。因此，能夠抑制檢測性能降低、減少消耗電力。
[0018]另外，在本發(fā)明的氣體傳感器中，可以是，上述陶瓷保持件中形成有突出部，該突出部在整個周向上比將上述主體殼體的上述朝后端面與上述小徑孔的內(nèi)表面相連的周緣的位置向軸線方向前端側(cè)突出。
[0019]根據(jù)該氣體傳感器，順著小徑孔的內(nèi)表面向陶瓷保持件側(cè)過來的水在自陶瓷保持件的朝前端面朝向傳感器元件移動時流到突出部，從而向軸線方向前端側(cè)移動，因此更難以到達(dá)設(shè)于陶瓷保持件的凹孔的內(nèi)周面與傳感器元件之間的縫隙，能夠進(jìn)一步抑制水向傳感器元件附著。
[0020]另外，在本發(fā)明的氣體傳感器中，也可以是，上述凹孔的上述內(nèi)周面與上述軸線方向平行，或者上述凹孔的上述內(nèi)周面呈朝向后端側(cè)去直徑變小的錐狀。通過采用該結(jié)構(gòu)，在成型陶瓷保持件時，易于起模，并提高了陶瓷保持件的生產(chǎn)率。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制傳感器元件的比保護(hù)層靠后端側(cè)處沾水，并且抑制檢測性能降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的氣體傳感器的剖視圖。
[0023]圖2是圖1的局部放大圖。
[0024]圖3是自軸線方向的前端側(cè)穿過主體殼體觀察凹孔時的圖。
[0025]圖4是表示在主體殼體上固定傳感器元件的工序的圖。
[0026]圖5是表示氣體傳感器的制造、組裝的最終工序的圖。
[0027]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的氣體傳感器的變形例的局部剖視圖。
[0028]圖7是說明陶瓷保持件的另一例的仰視圖。
[0029]圖8是現(xiàn)有的氣體傳感器的局部剖視圖。
[0030]圖9是現(xiàn)有的另一氣體傳感器的局部剖視圖。
[0031]附圖標(biāo)記說明
[0032]I氣體傳感器；11、110主體殼體(殼體);21傳感器元件；22檢測部；25保護(hù)層；30,130,230 陶瓷保持件;30a、30al、30a2、130a、130al、130a2、130a3 陶瓷保持件的朝前端面;30b、130b突出部;32、132陶瓷保持件的插穿孔；35、135、235凹孔；35e、135e凹孔的前端緣；351、1351、235i凹孔的內(nèi)周面;18、180內(nèi)孔;18a、180a小徑孔;18b、180b大徑孔；17a、170a小徑孔的內(nèi)表面;17b、170b朝后端面;17c、170c大徑孔的內(nèi)表面;0軸線。

【具體實(shí)施方式】
[0033]根據(jù)圖1?圖7詳細(xì)地說明用于實(shí)施本發(fā)明的氣體傳感器的方式。其中，本方式是將檢測排氣中的氧濃度的整個區(qū)域空燃比氣體傳感器具體化了的，因而，首先，簡要說明該氣體傳感器I的整體結(jié)構(gòu)，之后，進(jìn)一步詳細(xì)地說明各部位和其結(jié)構(gòu)。
[0034]在圖1中，氣體傳感器(整個區(qū)域空燃比氣體傳感器)I包括:傳感器元件21 ;陶瓷保持件30，其具有供傳感器元件21插穿的插穿孔32 ;以及主體殼體11，其包圍陶瓷保持件30的徑向周圍。
[0035]傳感器元件21中的、形成有檢測部22的靠前端部位比陶瓷保持件30的朝前端面30a向前端突出(參照圖2)。借助由絕緣材料構(gòu)成的套筒43、環(huán)狀墊圈45沿前后方向壓縮配置于陶瓷保持件30的后端面?zhèn)?圖示上側(cè))的密封材料(在本例中為滑石)41，從而使如此貫穿插穿孔32的傳感器元件21在主體殼體11的內(nèi)側(cè)前后方向上保持氣密而固定。此外,傳感器元件21的包含后端29的靠后端29部位比套筒43以及主體殼體11向后方突出，在形成于該靠后端29部位的各電極端子24，通過壓接而電連接有端子配件75，該端子配件75設(shè)于貫穿密封材料85向外部引出的各導(dǎo)線71。另外，傳感器元件21的包含該電極端子24在內(nèi)的靠后端29部位被保護(hù)筒81覆蓋。以下，進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0036]傳感器元件21沿軸線O方向延伸，并且呈在朝向測量對象的前端側(cè)(圖示下側(cè))具備由檢測用電極等(未圖示)構(gòu)成且檢測被檢測氣體中的特定氣體成分的檢測部22的帶板狀(板狀)。傳感器元件21的橫截面呈在前后方向上大小恒定的長方形(矩形)(參照圖3)，并以陶瓷(固體電解質(zhì)等)作為主體形成為細(xì)長。在傳感器元件21的檢測部22覆蓋由氧化鋁或者尖晶石等構(gòu)成的多孔質(zhì)的保護(hù)層25，保護(hù)層25的形成部位是其橫截面與保護(hù)層25的厚度(例如，0.5mm?0.6mm)相應(yīng)地變大(厚度被夸張地圖示)。該傳感器元件21自身與現(xiàn)有公知的傳感器元件相同，在固體電解質(zhì)(構(gòu)件)的靠前端部位配置有形成檢測部22的一對檢測用電極，與此相連的靠后端部位露出形成有檢測輸出獲取用的導(dǎo)線71連接用的電極端子24。另外，在本例中，在傳感器元件21中的、呈層疊狀形成于固體電解質(zhì)(構(gòu)件)的陶瓷材料的靠前端部位內(nèi)部設(shè)有加熱器(未圖示)，在靠后端部位露出形成有用于向該加熱器施加電壓的導(dǎo)線71連接用的電極端子24。此外，雖然未圖示，這些電極端子24形成為縱長矩形，例如在傳感器元件21的靠后端29部位，在帶板的寬面(兩面)橫向排列有三個或者兩個電極端子。
[0037]主體殼體11呈在前后方向上同心且直徑不同的筒狀，并具有前端側(cè)的直徑較小、用于外套并固定后述的保護(hù)器51、61的圓筒狀的圓環(huán)狀部(以下，也稱作圓筒部)12，在該圓環(huán)狀部12的后方(圖示上方)的外周面設(shè)有直徑比該圓環(huán)狀部的直徑大的、用于固定到發(fā)動機(jī)的排氣管上的螺紋13。而且，在該螺紋13的后方具備用于利用該螺紋13擰入傳感器I的多邊形部14。另外，在該多邊形部14的后方連設(shè)有圓筒部15，在該圓筒部15上外套并焊接用于覆蓋氣體傳感器I的后方的保護(hù)筒(外筒)81，在該圓筒部15的后方具備外徑小于該圓筒部15的、薄壁的彎邊用圓筒部16。此外，在圖1中，該彎邊用圓筒部16由于是彎邊之后故向內(nèi)側(cè)彎曲。此外，在多邊形部14的下表面安裝有擰入時用于密封的墊圈19。
[0038]另一方面，如圖2所示，主體殼體11具有沿軸線O方向貫穿的內(nèi)孔18。內(nèi)孔18具備設(shè)于前端側(cè)的小徑孔18a、以及設(shè)于比小徑孔18a靠后端側(cè)位置且直徑比小徑孔18a的直徑大的大徑孔18b。而且,具備將小徑孔18a的內(nèi)表面17a和大徑孔18b的內(nèi)表面17c相連的朝后端面17b。在本例中，朝后端面17b形成為朝向前端去而變細(xì)的錐狀。此外，將內(nèi)表面17a、朝后端面17b以及內(nèi)表面17c —并表述為主體殼體11的內(nèi)周面17。
[0039]在主體殼體11的大徑孔18b的內(nèi)側(cè)配置有由絕緣性陶瓷(例如氧化鋁)構(gòu)成且形成為大致短圓筒狀的陶瓷保持件30。如圖2所示，陶瓷保持件30的朝前端面30a具有:外周側(cè)朝前端面30a2，其形成為朝向前端去而變細(xì)的錐狀；以及平面狀的內(nèi)周側(cè)朝前端面30al，其比外周側(cè)朝前端面30a2靠內(nèi)周側(cè)。而且，在外周側(cè)朝前端面30a2的靠外周的部位與朝后端面17b配合的同時，陶瓷保持件30被定位于主體殼體11內(nèi)，并且被嵌入縫隙。
[0040]另一方面，插穿孔32設(shè)于陶瓷保持件30的中心，并且設(shè)為與傳感器元件21的橫截面大致相同尺寸的矩形的開口，以便傳感器元件21中的比保護(hù)層25靠后端側(cè)的部位大致無縫隙地通過。
[0041]在插穿孔32的前端側(cè)形成有凹孔35，該凹孔35自陶瓷保持件30的內(nèi)周側(cè)朝前端面30al朝向后端側(cè)凹陷，并與插穿孔32的前端連通，并且直徑大于插穿孔32的直徑。在本例中，凹孔35呈直徑大于插穿孔32的直徑的圓形，凹孔35的底面(插穿孔32的前端的位置)35b呈平面。此外，在本例中，凹孔35的內(nèi)周面35i與軸線O方向平行。而且，在凹孔35的內(nèi)周面35i與內(nèi)周側(cè)朝前端面30al相連的位置形成有前端緣35e。此外，內(nèi)周側(cè)朝前端面30al的前端緣35e側(cè)的部位被施加倒角。
[0042]傳感器元件21貫穿陶瓷保持件30的插穿孔32，使傳感器元件21的前端比陶瓷保持件30的朝前端面30a以及主體殼體11的前端12a向前方突出。此外，保護(hù)層25的后端部26容納于凹孔35。此外，為了在將傳感器元件21貫穿陶瓷保持件30的插穿孔32而組裝時，防止保護(hù)層25碰撞到插穿孔32而導(dǎo)致保護(hù)層25損傷，使保護(hù)層25的后端部26向前端側(cè)離開插穿孔32的前端(底面35b)就可以。另外，保護(hù)層25中的、容納于凹孔35內(nèi)的后端部26的軸線方向長度比配置于凹孔35外側(cè)的前端部的軸線方向長度短。由此，抑制了傳感器元件21的檢測精度降低。
[0043]凹孔35的內(nèi)周面35i離開容納于凹孔35內(nèi)的保護(hù)層25的外周面，并且該內(nèi)周面35?在整周上位于比主體殼體11的小徑孔18a的內(nèi)表面17a以及保護(hù)器51的成為保護(hù)器51最內(nèi)周側(cè)(與元件直接相對)的內(nèi)側(cè)的內(nèi)周面51a靠向徑向內(nèi)側(cè)的位置。
[0044]換句話說，如圖3所示，在拆卸后述的保護(hù)器51、61而自軸線O方向的前端側(cè)穿過主體殼體11的小徑孔18a觀察時，能夠通過目視確認(rèn)凹孔35的前端緣35e的全部。參照圖2對此說明。
[0045]在圖2中，將凹孔35的前端緣35e的徑向的位置設(shè)為LI，將主體殼體11的小徑孔18a的內(nèi)表面17a的最內(nèi)側(cè)的位置設(shè)為L2。這里，在本例中，由于凹孔35的內(nèi)周面35i與軸線O方向平行，因此LI不僅在凹孔35的前端緣35e恒定，在凹孔35的內(nèi)周面35i的任意位置也恒定。另外，在本例中，由于小徑孔18a的內(nèi)表面17a與軸線O方向平行，因此L2在內(nèi)表面17a的任意位置都恒定，但是在小徑孔18a的內(nèi)表面17a與軸線O方向不平行的情況下，將在軸線O方向上小徑孔18a的內(nèi)表面17a的內(nèi)徑成為最小的位置設(shè)為L2。因而，能夠通過目視確認(rèn)凹孔35的前端緣35e的全部是指在周向上的任意位置都滿足L2 >LI，換句話說，表示前端緣35e整體位于比小徑孔18a的內(nèi)表面17a靠向徑向內(nèi)側(cè)的位置。此外，在L2 ( LI的情況下，在周向上的任意位置都會通過目視確認(rèn)不到前端緣35e的一部分。
[0046]另一方面，在傳感器元件21的前端部位覆蓋有在本方式中由雙層構(gòu)造構(gòu)成、都分別具有通氣孔(穴)56、67的有底圓筒狀的保護(hù)器(保護(hù)罩)51、61。其中，內(nèi)側(cè)的保護(hù)器51的后端外套并焊接于主體殼體11的圓筒部12。此外，通氣孔56在保護(hù)器51的后端側(cè)沿周向例如設(shè)有八處。另一方面，在保護(hù)器51的前端側(cè)也沿周向例如設(shè)有四處排出孔53。另外，外側(cè)的保護(hù)器61外套于內(nèi)側(cè)的保護(hù)器51，同時焊接于圓筒部12。外側(cè)的保護(hù)器61的通氣孔67在靠前端部位沿周向例如設(shè)于八處，另外，在保護(hù)器61前端的底部中央也設(shè)有排出孔69。
[0047]此外，如圖1所示，設(shè)于貫穿密封材料85向外部引出的各導(dǎo)線71的前端的各端子配件75利用其彈簧特性壓接而電連接于形成在傳感器元件21的靠后端29部位的各電極端子24。而且，在本例的氣體傳感器I中，包含該壓接部的各端子配件75以彼此相對配置的方式設(shè)于設(shè)置在端子配件保持構(gòu)件91內(nèi)的各容納部內(nèi)，該端子配件保持構(gòu)件91由絕緣材料構(gòu)成，并配置于呈異徑筒狀的保護(hù)筒(金屬筒)81內(nèi)。此外，端子配件保持構(gòu)件91借助固定于保護(hù)筒(金屬筒)81內(nèi)的環(huán)狀支承構(gòu)件80被限制徑向以及向前端側(cè)的移動。而且，通過將該保護(hù)筒81的前端部(大徑筒部)82外套并焊接于主體殼體11的靠后端部位的圓筒部15，將氣體傳感器I的后方以氣密狀覆蓋。此外，貫穿配置于保護(hù)筒81的后端部的小徑筒部83的內(nèi)側(cè)的密封材料(例如橡膠)85而向外部引出導(dǎo)線71，并將該小徑筒部83縮徑彎邊而壓縮該密封材料85，從而保持該部位的氣密。
[0048]順便一提，該密封材料85以向前方按壓端子配件保持構(gòu)件91的后端的形態(tài)配置，由此，實(shí)現(xiàn)了該端子配件保持構(gòu)件91以及設(shè)于其內(nèi)部的端子配件75的安裝穩(wěn)定。此外，端子配件保持構(gòu)件91使形成于其外周的凸緣93支承在固定于保護(hù)筒81的內(nèi)側(cè)的環(huán)狀支承構(gòu)件80上，因此承受密封材料85的壓縮力。
[0049]根據(jù)這樣的氣體傳感器1，在陶瓷保持件30形成有自朝前端面30a朝向后端側(cè)凹陷的凹孔35，并且將保護(hù)層25的后端部26以設(shè)有縫隙的方式容納于該凹孔35內(nèi)，而且將陶瓷保持件30的前端緣35e設(shè)于在整周上比主體殼體11的小徑孔18a的內(nèi)表面17a靠徑向內(nèi)側(cè)的位置。
[0050]換句話說，實(shí)施方式的氣體傳感器I構(gòu)成為，設(shè)于陶瓷保持件30的凹孔35的前端緣35e的內(nèi)周面35i與傳感器元件21之間的縫隙小于主體殼體11的小徑孔18a的內(nèi)表面17a與傳感器元件21之間的縫隙。由此，即使自保護(hù)器51、61的通氣孔56、67進(jìn)入到氣體傳感器內(nèi)部的水W順著主體殼體11的小徑孔18a的內(nèi)表面17a的內(nèi)表面來到陶瓷保持件30偵彳，也難以進(jìn)入到陶瓷保持件30的凹孔35內(nèi)。
[0051]另外，實(shí)施方式的氣體傳感器I是如下結(jié)構(gòu):陶瓷保持件30的朝前端面30a在設(shè)有傳感器元件21的保護(hù)層25的位置沿徑向延伸。由此，即使水W自陶瓷保持件30的朝前端面30a朝向傳感器元件21移動，也會附著在設(shè)于傳感器元件21的保護(hù)層25上。根據(jù)這兩者的結(jié)果，能夠抑制水W向側(cè)面P附著。
[0052]在該基礎(chǔ)上，實(shí)施方式的氣體傳感器I是在陶瓷保持件30設(shè)置凹孔35來減小了與傳感器元件21之間的縫隙的結(jié)構(gòu)。由此，不同于金屬制的主體殼體11，能夠抑制熱量自傳感器元件21向陶瓷保持件30擴(kuò)散，從而能夠?qū)鞲衅髟?1維持為高溫。因此，能夠抑制檢測性能降低、減少消耗電力。
[0053]在該基礎(chǔ)上，在本例中，陶瓷保持件30在整個周向上具有突出部30b，該突出部30b比將主體殼體11的朝后端面17b與小徑孔18a的內(nèi)表面17a相連的周緣Q的軸線O方向的位置L3向軸線O方向前端側(cè)突出。因此，順著小徑孔18a的內(nèi)表面17a向陶瓷保持件30側(cè)過來的水W在自朝前端面30a朝向傳感器元件21移動時流到突出部30b，從而向軸線O方向前端側(cè)移動，因此更難以到達(dá)設(shè)于陶瓷保持件30的凹孔35的內(nèi)周面35i與傳感器元件21之間的縫隙，能夠進(jìn)一步抑制水W向傳感器元件21的側(cè)面P附著。
[0054]接下來，對傳感器元件21向氣體傳感器I的組裝進(jìn)行說明。
[0055]在本例的氣體傳感器I中，如上述那樣，在設(shè)于主體殼體11內(nèi)的陶瓷保持件30的后端面?zhèn)纫蕴畛錉顟B(tài)配置有密封材料(在本例中為滑石)41，在該密封材料41的后方配置有套筒43，隔著環(huán)狀墊圈45將薄壁的彎邊用圓筒部16向內(nèi)側(cè)彎折并且向前端側(cè)壓縮，該薄壁的彎邊用圓筒部16連設(shè)于主體殼體11的靠后端部位的圓筒部15。而且，在該壓縮作用下，壓縮內(nèi)部的密封材料等而將傳感器元件21以氣密狀固定于主體殼體11的內(nèi)側(cè)。
[0056]此外，如圖4的左上圖所示那樣對這種傳感器元件21進(jìn)行固定。換句話說，將傳感器元件21的后端29貫穿設(shè)于陶瓷保持件30、密封材料41以及套筒43的各插穿孔而做成組裝體半成品，并將該組裝體半成品如圖4的左下圖所示那樣插入(配置)于主體殼體11的內(nèi)孔18。然后，在套筒43的后端、并且是主體殼體11的后端的彎邊用圓筒部16的內(nèi)側(cè)配置環(huán)狀墊圈45，使傳感器元件21的前端23適量突出。接著，利用圖4的右圖所示那樣的夾具201將該狀態(tài)下的主體殼體11定位支承。然后，在進(jìn)行該支承時，使主體殼體11的多邊形部14的下表面抵接于夾具201的定位部205。之后，利用在圖4中例示那樣的彎邊用模具210將彎邊用圓筒部16向前端側(cè)壓縮而向內(nèi)側(cè)彎折。由此，包含傳感器元件21以及陶瓷保持件30等的零件被固定于主體殼體11的內(nèi)側(cè)，獲得傳感器元件21的前端23自陶瓷保持件30的前端突出的突出長度L4。此外，與陶瓷保持件30相同，在壓縮前的密封材料(滑石成形體)41以及套筒43的中央設(shè)有自軸線O方向觀察時橫截面與傳感器元件21的橫截面相對應(yīng)的矩形(長方形)孔。
[0057]然后，例如如圖5所示，制造、組裝包含傳感器元件21的前端側(cè)的半組裝體101。此外，圖5的半組裝體101能夠通過在圖4所示的制造工序之后將保護(hù)器51、61焊接于主體殼體11，而且將墊圈19組裝于主體殼體11而制成。另一方面，將除此以外的部分即上述后端側(cè)的部位作為半組裝體(半成品)102而另外制造、組裝，并將該半組裝體101和半組裝體102這兩者組裝，從而制造氣體傳感器I。即，將該兩者如圖5所示那樣呈同軸狀配置，將在圖示下方的半組裝體101中突出的元件21的靠后端29部位以相對方式插入端子配件保持構(gòu)件91內(nèi)相對配置的端子配件75彼此之間，使各端子配件75利用其彈簧特性壓接于元件21的設(shè)于靠后端29部位的各電極端子24。然后，將保護(hù)筒81的前端的大徑筒部82外套于主體殼體11的靠后端部位的圓筒部15，并在同一部位沿整周進(jìn)行激光焊接，從而制造出圖1的氣體傳感器I。
[0058]對于本發(fā)明的氣體傳感器，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠適當(dāng)?shù)貙ζ錁?gòu)造、結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計變更而具體化。
[0059]例如，陶瓷保持件以及其凹孔、朝前端面的形狀、主體殼體的內(nèi)孔的形狀等并不被上述限定。
[0060]具體而言，如圖6所示，也可以將主體殼體110的內(nèi)周面170中的朝后端面170b設(shè)成水平面狀。另一方面，也可以利用水平面狀的外周側(cè)朝前端面130a3、中間朝前端面130a2以及水平面狀的內(nèi)周側(cè)朝前端面130al構(gòu)成陶瓷保持件130的朝前端面130a，該水平面狀的外周側(cè)朝前端面130a3配合于朝后端面170b，該中間朝前端面130a2比外周側(cè)朝前端面130a3靠內(nèi)周側(cè)且朝向前端去變細(xì)的錐狀，該水平面狀的內(nèi)周側(cè)朝前端面130al比中間朝前端面130a2靠內(nèi)周側(cè)。
[0061]也在圖6的例子中，凹孔135的前端緣135e的整周位于比主體殼體110的內(nèi)孔180的小徑孔180a的內(nèi)表面170a靠徑向內(nèi)側(cè)的位置。換句話說，在拆卸保護(hù)器51、61而自軸線O方向的前端側(cè)穿過主體殼體110而觀察時，能夠通過目視確認(rèn)到凹孔135的前端緣135e的全部。此外，主體殼體110的內(nèi)孔180由小徑孔180a與大徑孔180b形成。
[0062]而且，也在圖6的例子中，陶瓷保持件130具有突出部130b，該突出部130b是中間朝前端面130a2在整個周向上比主體殼體110的朝后端面170b和小徑孔180a的內(nèi)表面170a相連的周緣Q的軸線方向的位置L3向軸線O方向前端側(cè)突出而成的。
[0063]此外，在圖6的例子中，凹孔135的內(nèi)周面135i形成為朝向后端側(cè)去直徑變小的錐狀。通常，陶瓷保持件130通過將陶瓷材料起模之后燒結(jié)而制造，因此假設(shè)凹孔135的內(nèi)周面135i形成為朝向前端側(cè)去直徑變小的錐狀，則起模變得困難，需要使用組合模等而導(dǎo)致成本上升。因而，優(yōu)選的是凹孔的內(nèi)周面與軸線O方向平行，或者凹孔的內(nèi)周面朝向后端側(cè)去直徑變小的錐狀。
[0064]此外，在上述實(shí)施例中，由于陶瓷保持件30在自前端側(cè)觀察時外周面呈圓形，并且凹孔35的內(nèi)周面35i也呈圓形，因此實(shí)現(xiàn)了壁厚的均勻化。因而，可抑制產(chǎn)生將陶瓷保持件30設(shè)為陶瓷制時壁厚不同導(dǎo)致的燒結(jié)應(yīng)變。
[0065]通常，設(shè)于陶瓷保持件的插穿孔設(shè)為其形狀、大小與傳感器元件的橫截面一致，以使得在貫穿其插穿孔時大致無縫隙(微小縫隙)。即，傳感器元件是在前后方向上細(xì)長的帶板狀(或者角棒狀)，在其橫截面形狀呈長方形的情況下，用于供傳感器元件貫穿的設(shè)于陶瓷保持件的插穿孔設(shè)成能夠供該元件以微小的縫隙嵌入并貫穿、且橫截面呈長方形的插穿孔(開口)，如果元件呈圓棒狀，則該插穿孔設(shè)成相同直徑的圓形的插穿孔。另一方面，陶瓷保持件自身根據(jù)確保電絕緣、耐熱性的要求而通常采用陶瓷制，其形狀是除去插穿孔的情況下外觀在自前端側(cè)觀察時外周面呈圓形例如圓柱狀。因而，也為了確保壁厚的均勻化并消除陶瓷的燒結(jié)應(yīng)變的產(chǎn)生、應(yīng)力集中，將陶瓷保持件構(gòu)成為在自前端側(cè)觀察時外周面呈圓形、且凹孔的內(nèi)周面呈圓筒狀較好。
[0066]但是，也可以是，例如當(dāng)如圖7所示那樣自前端側(cè)觀察時，陶瓷保持件230的凹孔235的內(nèi)周面235i為多邊形(長方形)。此時，在提高強(qiáng)度、防止產(chǎn)生燒結(jié)應(yīng)變方面優(yōu)選的是，盡量設(shè)為具有多個角的、接近圓形的多邊形，盡量實(shí)現(xiàn)壁厚均衡化。
[0067]另外，在上述方式中，將傳感器元件設(shè)成橫截面呈長方形(矩形)的帶板狀，但是使用于本發(fā)明的氣體傳感器的傳感器元件的橫截面既可以是正方形，也可以是除正方形以外的形狀。而且，在以上敘述中，將整個區(qū)域空燃比氣體傳感器具體化，但是本發(fā)明的氣體傳感器也能夠在其他氣體傳感器中具體化。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體傳感器，其包括: 傳感器元件，其沿軸線方向延伸，并且在該傳感器元件的前端側(cè)具有用于檢測被檢測氣體中的特定氣體成分的檢測部，該傳感器元件具有覆蓋該檢測部的多孔質(zhì)的保護(hù)層； 筒狀的陶瓷保持件，其使上述傳感器元件的比上述保護(hù)層靠后端側(cè)的部位貫穿，并具有包圍該傳感器元件的徑向周圍的插穿孔；以及 主體殼體，其具有內(nèi)孔，該內(nèi)孔具備設(shè)于該內(nèi)孔的前端側(cè)的小徑孔、以及設(shè)于該內(nèi)孔的比該小徑孔靠后端側(cè)的位置且直徑大于該小徑孔的直徑的大徑孔，該主體殼體通過使上述陶瓷保持件的朝前端面的一部分配合于朝后端面而包圍上述陶瓷保持件的徑向周圍，該朝后端面將上述小徑孔的內(nèi)表面與上述大徑孔的內(nèi)表面相連；其中， 在上述陶瓷保持件中形成有凹孔，該凹孔自上述朝前端面朝向后端側(cè)凹陷，并與上述插穿孔的前端連通，并且該凹孔的直徑大于該插穿孔的直徑， 上述保護(hù)層的后端部以該后端部與上述凹孔的內(nèi)周面之間設(shè)有縫隙的方式容納在上述凹孔內(nèi)， 上述陶瓷保持件的將上述凹孔的上述內(nèi)周面與上述凹孔的朝前端面相連的前端緣整體設(shè)于比上述小徑孔的上述內(nèi)表面靠向徑向內(nèi)側(cè)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器,其中， 上述陶瓷保持件中形成有突出部，該突出部在整個周向上比將上述主體殼體的上述朝后端面與上述小徑孔的內(nèi)表面相連的周緣的位置向軸線方向前端側(cè)突出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體傳感器，其中， 上述凹孔的上述內(nèi)周面與上述軸線方向平行，或者上述凹孔的上述內(nèi)周面呈朝向后端側(cè)去直徑變小的錐狀。
【文檔編號】G01N27/26GK104181213SQ201410213829
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月20日
【發(fā)明者】多比良大輔, 伊藤慎悟, 野田惠一, 山田裕一, 久米誠 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社