氣體傳感器的制造方法
【專利摘要】提供一種氣體傳感器，其不會使主體配件的制造復雜，且防止金屬部在徑向上發(fā)生位置偏移，并且防止噴鍍層剝離。該氣體傳感器(100)包括：氣體傳感器元件(3)，其具有元件主體(3s)和外側(cè)電極(3c)，該元件主體(3s)具有凸緣部(3a)，該外側(cè)電極(3c)設于元件主體的外表面；主體配件(20)，其具有錐形形狀的承受面(20e)；以及金屬部(202)，其為環(huán)狀，夾裝在凸緣部與承受面之間；其中，覆蓋外側(cè)電極的多孔性的噴鍍層(5)自元件主體的前端部形成至凸緣部的側(cè)面(3as)；在觀察沿軸線(O)方向延伸的截面時，將金屬部的徑向外側(cè)面(202y)和朝向前端的面(202f)連接起來的角部(202j)在軸線方向上與噴鍍層的設于凸緣部的側(cè)面上的外表面(5as)重疊或比該外表面向徑向外側(cè)伸出，且與承受面相接觸，并且，金屬部的朝向后端的面(202r)和噴鍍層的外表面在比凸緣部的側(cè)面靠徑向內(nèi)側(cè)的位置相接觸。
【專利說明】氣體傳感器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括用于檢測被檢測氣體的濃度的氣體傳感器元件的氣體傳感器。
【背景技術】
[0002]作為用于對汽車等的廢氣中的特定氣體(氧、NOx)的濃度進行檢測的氣體傳感器，公知有一種具有氣體傳感器元件的氣體傳感器，該傳感器元件使用了固體電解質(zhì)。作為這樣的氣體傳感器，公知有這樣的結(jié)構(gòu):具有氣體傳感器元件，該氣體傳感器元件在筒狀的元件主體的外表面設有外側(cè)電極，利用主體配件包圍且保持該氣體傳感器元件的徑向周圍部分(專利文獻I)。
[0003]在此，如圖12所示，在氣體傳感器元件3的元件主體3s上形成有向徑向外側(cè)突出的凸緣部3a，間接地使凸緣部3a的朝向前端的面3af與設于主體配件1000的內(nèi)表面的錐形形狀的承受面IOOOe相抵接，而保持氣體傳感器元件3。另外，在主體配件1000的承受面IOOOe與氣體傳感器元件3的凸緣部3a之間配置有環(huán)狀平板狀的金屬密封件12 (圖12(a))，在將主體配件1000的后端側(cè)部分壓緊(日文:加締A )，填充在氣體傳感器元件3與主體配件1000之間的粉末填充件6向前端側(cè)按壓氣體傳感器元件3的凸緣部3a時，金屬密封件12沿承受面IOOOe變形(圖12(b))。
[0004]專利文獻1:日本特開2003-114210號公報(圖11)
[0005]專利文獻2:日本特開2007-322134號公報(圖2、圖4)
[0006]然而，在專利文獻I的氣體傳感器中，如圖12(b)所示，由于金屬密封件12的角部12a的外徑小于主體配件1000的承受面IOOOe的外徑，因此，在金屬密封件12沿主體配件1000的承受面IOOOe變形時，導致金屬密封件12在徑向上發(fā)生位置偏移。另外，金屬密封件12的角部12j指的是金屬密封件12的朝向前端的面12f與金屬密封件12的側(cè)面12y所成的角部。針對于此，通過使金屬密封件12的外徑進一步接近主體配件1000的承受面IOOOe的外徑，在金屬密封件12沿主體配件1000的承受面IOOOe變形時，能夠抑制金屬密封件12在徑向上發(fā)生位置偏移。
[0007]然而，為了保護氣體傳感器元件3的外側(cè)電極不受被檢測氣體中的有毒物質(zhì)等的影響，有效的是利用噴鍍覆膜(噴鍍層5)覆蓋外側(cè)電極。而且，該噴鍍層5需要自元件主體3s的前端部經(jīng)過凸緣部3a的朝向前端的面3af至少形成至凸緣部3a的側(cè)面3as (參照圖12(b))。其原因在于，用于連接外側(cè)電極和外部電路的外側(cè)導線部(未圖示)設于凸緣部3a的側(cè)面3as、朝向前端的面3af，為了防止發(fā)生以下情況，即該導線部與主體配件1000之間發(fā)生短路，而導致在傳感器輸出上重疊雜音。
[0008]結(jié)果，如上所述，在將噴鍍層5形成至凸緣部的側(cè)面3as時，在以進一步接近主體配件1000的承受面IOOOe的外徑的方式設置金屬密封件12的外徑的情況下，可能導致設于凸緣部3a的側(cè)面3as之上的噴鍍層5自凸緣部的側(cè)面3as剝離。其原因在于，在將金屬密封件12配置在主體配件1000的承受面IOOOe上時，金屬密封件12與處于凸緣部的將側(cè)面3as和朝向前端的面3af連接起來的角部3ac附近的噴鍍層5 (詳細而言，位于比設于凸緣部3a的朝向前端的面3af之上的噴鍍層5靠徑向外側(cè)的位置的噴鍍層5)相抵接。而且，該狀態(tài)下，用于對主體配件1000的后端側(cè)部分進行壓緊的壓緊應力在沿凸緣部3a的側(cè)面3as的方向上施加于設在凸緣部3a的側(cè)面3as之上的噴鍍層5，從而噴鍍層5與凸緣部3a的側(cè)面3as之間的界面剝離。另外，在凸緣部3a的朝向前端的面3af之上也設有噴鍍層5，在該噴鍍層5上作用有用于對主體配件1000的后端側(cè)部分進行壓緊的壓緊應力，但該應力沿與凸緣部3a的朝向前端的面3af相交叉的方向(作為壓縮應力)施加，因此，噴鍍層5與凸緣部3a的朝向前端的面3af之間的界面不會剝離。
[0009]而且，公知有一種氣體傳感器，該氣體傳感器將主體配件的承受氣體傳感器元件的凸緣部的承受面以主承受面和外側(cè)承受面這兩級構(gòu)成，該外側(cè)承受面配置有金屬密封件的外周端部且自主承受面連接到徑向外側(cè)(專利文獻2)。在該氣體傳感器中，在外側(cè)承受面上載置了金屬密封件之后，將氣體傳感器元件收容在主體配件內(nèi)，進一步向前端側(cè)按壓氣體傳感器元件而使金屬密封件以適應(日文:馴染& )主承受面的方式變形。由此，能夠防止金屬密封件相對于主體配件的臺階部在徑向上發(fā)生位置偏移。
[0010]另外，該金屬密封件由內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分構(gòu)成，該內(nèi)側(cè)部分與主承受面相接觸且為朝向前端側(cè)去而變窄的錐形形狀，該外側(cè)部分自該內(nèi)側(cè)部分的外端緣沿水平方向彎折。
[0011]而且，在專利文獻2所述的氣體傳感器的情況下，由于將主體配件的臺階部形成為兩級，使金屬密封件的外側(cè)部分沿水平方向彎折，因此，即使在氣體傳感器元件設有噴鍍層的情況下，也能夠防止發(fā)生以下情況，即:凸緣部的角部附近的噴鍍層與金屬密封件的外側(cè)部分之間產(chǎn)生空隙，導致設于上述的凸緣部的側(cè)面之上的噴鍍層自凸緣部的側(cè)面剝離。然而，在專利文獻2所述的氣體傳感器中，將主體配件的臺階部形成為兩級的制造工序(例如，不僅需要鍛造工序，還需要用于將臺階部做成兩級的切削工序)花費時間，并且在將主體配件的后端側(cè)部分壓緊而向前端側(cè)按壓氣體傳感器元件時，需要配合主體配件的兩級臺階部地將按壓工序分為兩次，而存在組裝作業(yè)需要時間的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問題
[0013]因而，本發(fā)明的目的在于提供一種氣體傳感器，其不會使主體配件的制造煩雜，且防止金屬部在徑向上發(fā)生位置偏移，并且防止設于氣體傳感器元件的凸緣部的側(cè)面之上的噴鍍層自凸緣部的側(cè)面剝離。
[0014]用于解決問題的方案
[0015]為解決上述課題，本發(fā)明的氣體傳感器包括:氣體傳感器元件，其具有元件主體和外側(cè)電極，該元件主體為有底筒狀，沿軸線方向延伸，其前端側(cè)部分暴露在被檢測氣體中并且朝向后端側(cè)開口，且該元件主體具有向徑向外側(cè)突出的凸緣部，該外側(cè)電極在比上述凸緣部靠前端側(cè)的前端部設于上述元件主體的外表面；主體配件，其為筒狀，自徑向外側(cè)包圍上述氣體傳感器元件，并且在自身的內(nèi)表面具有承受面，該承受面為錐形形狀，與上述凸緣部的朝向前端的面相對、且朝向前端側(cè)去而傾斜；以及金屬部，其為環(huán)狀，夾裝在上述凸緣部的朝向前端的面與上述承受面之間；其中，覆蓋上述外側(cè)電極的多孔性的噴鍍層自上述元件主體的上述前端部經(jīng)過上述朝向前端的面至少形成至上述凸緣部的側(cè)面；在觀察沿上述軸線方向延伸的截面時，將上述金屬部的徑向外側(cè)面和上述金屬部的朝向前端的面連接起來的角部在上述軸線方向上與上述噴鍍層的設于上述凸緣部的上述側(cè)面之上的外表面重疊或者比該外表面向徑向外側(cè)伸出，并且與上述承受面相接觸，并且上述金屬部的朝向后端的面與上述噴鍍層的設于上述凸緣部的上述朝向前端的面之上的外表面在比上述凸緣部的側(cè)面靠徑向內(nèi)側(cè)的位置相接觸。
[0016]采用該氣體傳感器，將金屬部的徑向外側(cè)面和金屬部的朝向前端的面連接起來的角部在軸線方向上與噴鍍層的設于凸緣部的側(cè)面之上的外表面重疊或者比該外表面向徑向外側(cè)伸出，因此，金屬部與主體配件之間的徑向上的空隙變小，能夠在將金屬部載置在主體配件的承受面上時，使得金屬部不易相對于主體配件在徑向上發(fā)生位置偏移。
[0017]另外，主體配件的與金屬部相接觸的承受面構(gòu)成為自主體配件的內(nèi)側(cè)面直接朝向前端側(cè)去而傾斜(變窄)的一個錐形，因此，不需要在主體配件的內(nèi)表面形成多級的臺階部，使主體配件的制造變得簡單，并且，在將主體配件的后端側(cè)部分壓緊而向前端側(cè)按壓氣體傳感器元件時，不需要配合主體配件的臺階部而將按壓工序分為多次進行，能夠通過一次按壓完成，從而能夠縮短作業(yè)時間。
[0018]而且，金屬部的朝向后端的面與噴鍍層的設于凸緣部的朝向前端的面之上的外表面在比凸緣部的側(cè)面靠徑向內(nèi)側(cè)的位置相接觸。即，凸緣部的角部附近的噴鍍層與金屬部之間產(chǎn)生空隙。由此，在以進一步接近主體配件的承受面的外徑的方式設置金屬密封件的外徑的情況下，即使將主體配件的后端側(cè)部分壓緊而向前端側(cè)按壓氣體傳感器元件，使得壓緊應力在沿凸緣部的側(cè)面延伸的方向作用于設在凸緣部的側(cè)面上的噴鍍層，由于金屬部不抵接于角部附近的噴鍍層，因此，也能夠防止噴鍍層自凸緣部的側(cè)面剝離。
[0019]優(yōu)選的是，上述凸緣部的上述側(cè)面與上述凸緣部的上述朝向前端的面之間由曲面或平面連接起來。
[0020]采用該氣體傳感器，僅通過將凸緣部的角部的形狀變更為曲面或平面，能夠使凸緣部的角部附近的噴鍍層與金屬部之間產(chǎn)生空隙，即，能夠使金屬部的朝向后端的面與噴鍍層的設于凸緣部的朝向前端的面之上的外表面在比凸緣部的側(cè)面靠徑向內(nèi)側(cè)的位置相接觸。
[0021]優(yōu)選的是，在比上述金屬部與上述噴鍍層的外表面相接觸的部分靠徑向外側(cè)，上述金屬部的朝向后端的面與上述軸線方向所成的角度大于上述噴鍍層的外表面與上述軸線方向所成的角度。
[0022]采用該氣體傳感器，例如，即使將金屬部設為厚度恒定的通常的形狀，也能夠使凸緣部的角部附近的噴鍍層與金屬部之間產(chǎn)生空隙，即，也能夠使金屬部的朝向后端的面與噴鍍層的設于凸緣部的朝向前端的面之上的外表面在比凸緣部的側(cè)面靠徑向內(nèi)側(cè)的位置相接觸。
[0023]優(yōu)選的是，上述金屬部朝向徑向外側(cè)去而厚度變小。
[0024]采用該氣體傳感器，僅通過將金屬部的形狀設為朝向徑向外側(cè)去而厚度變小，能夠使凸緣部的角部附近的噴鍍層與金屬部之間產(chǎn)生空隙，即，能夠使金屬部的朝向后端的面與噴鍍層的設于凸緣部的朝向前端的面之上的外表面在比凸緣部的側(cè)面靠徑向內(nèi)側(cè)的位置相接觸。[0025]優(yōu)選的是，上述金屬部一體地具有筒狀的保護件部，該保護件部自上述金屬部向前端側(cè)延伸且將上述氣體傳感器元件收容在自身的內(nèi)部。
[0026]采用該氣體傳感器，金屬部與用于收容氣體傳感器元件的保護件部形成為一體，因此,降低部件個數(shù)而提高生產(chǎn)性,從而能夠謀求降低成本。
[0027]發(fā)明的效果
[0028]采用該發(fā)明，能夠提供一種氣體傳感器，其不會使主體配件的制造復雜，且防止金屬部在徑向上發(fā)生位置偏移，并且防止設于氣體傳感器元件的凸緣部的側(cè)面之上的噴鍍層自凸緣部的側(cè)面剝離。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是以沿軸線方向延伸的面剖切本發(fā)明的第I實施方式的氣體傳感器而得到的首1J視圖。
[0030]圖2是表示氣體傳感器元件和外側(cè)電極的構(gòu)造的立體圖。
[0031]圖3是表示覆蓋氣體傳感器元件的噴鍍層的立體圖。
[0032]圖4是圖1的局部放大圖。
[0033]圖5是表示圖4中的金屬部的變形例的圖。
[0034]圖6是表示圖4中的金屬部的其他的變形例的圖。
[0035]圖7是表示圖4中的金屬部的其他的變形例的圖。
[0036]圖8是以沿軸線方向延伸的面剖切本發(fā)明的第2實施方式的氣體傳感器而得到的剖視圖。
[0037]圖9是圖8的局部放大圖。
[0038]圖10是表示圖9中的密封件的變形例的圖。
[0039]圖11是表示圖9中的密封件的其他的變形例的圖。
[0040]圖12是表示在以往的氣體傳感器中的氣體傳感器元件與主體配件之間夾裝金屬密封件的狀態(tài)的剖視圖。
【具體實施方式】
[0041]以下，說明本發(fā)明的實施方式。
[0042]圖1表示以沿軸線O方向(自前端向后端延伸的方向)延伸的面剖切本發(fā)明的第I實施方式的氣體傳感器100而成的截面構(gòu)造。在該實施方式中，氣體傳感器100插入于汽車的排氣管內(nèi)并將其前端(圖1中的保護件部204側(cè))暴露在廢氣中，而成為用于檢測廢氣中的氧濃度的氧傳感器。
[0043]另外，將圖1中的下側(cè)(保護件部204側(cè))設為氣體傳感器100的前端側(cè)，將圖1中的上側(cè)設為氣體傳感器100的后端側(cè)。
[0044]氣體傳感器100在主體配件(殼體)20內(nèi)組裝有氣體傳感器元件3。其中，氣體傳感器元件3為公知的氧氣傳感器元件，其構(gòu)成氧濃淡電池，能夠輸出與氧量相對應的檢測值，該氧濃淡電池是在氧離子傳導性的固體電解質(zhì)體設有一對電極而成的。詳細而言，氣體傳感器元件3包括元件主體3s (參照圖2)、內(nèi)側(cè)電極3b及外側(cè)電極3c，該元件主體3s由固體電解質(zhì)構(gòu)成，為朝向前端以錐形形狀進行縮徑的有底筒狀，該內(nèi)側(cè)電極3b形成于元件主體3s的內(nèi)周面，該外側(cè)電極3c形成于元件主體3s的外周面。而且,將氣體傳感器元件3的內(nèi)部空間設為基準氣體氛圍，通過使被檢測氣體與氣體傳感器元件3的外表面接觸而對氣體進行檢測。
[0045]在氣體傳感器元件3的中央附近設有向徑向外側(cè)突出的凸緣部3a。另一方面，在主體配件20的靠前端的內(nèi)周面上設有向內(nèi)側(cè)縮徑并且朝向前端側(cè)去而變窄的錐形形狀的承受面20e，凸緣部3a與承受面20e之間配置有環(huán)狀的金屬部202，該金屬部202連接后述的保護件200的保護件部204。而且，使氣體傳感器元件3在主體配件20的內(nèi)側(cè)貫穿，使凸緣部3a間接地與保護件200的金屬部202相抵接，從而氣體傳感器元件3的凸緣部3a自后端側(cè)間接地與承受面20e相抵接，氣體傳感器元件3安裝在主體配件20內(nèi)。
[0046]如圖2所示，氣體傳感器元件3的凸緣部3a具有側(cè)面3as和朝向氣體傳感器元件3的前端側(cè)的朝向前端的面3af，側(cè)面3as與朝向前端的面3af之間連接有角部3ac。另外，外側(cè)電極3c形成于氣體傳感器元件3的元件主體3s的外表面中的比凸緣部3a靠前端側(cè)的位置，而且，導線3cL自外側(cè)電極3c朝向后端延伸，而且導線3cL在氣體傳感器元件3的后端側(cè)的外表面與電極墊3cp相連接。
[0047]而且，如圖3所示，在自氣體傳感器元件3 (元件主體3s)的前端部經(jīng)過凸緣部3a的朝向前端的面3af至少到側(cè)面3as為止的區(qū)域，形成有覆蓋外側(cè)電極(檢測電極)3c的多孔性的噴鍍層5。
[0048]形成噴鍍層5是出于保護外側(cè)電極3c不受被檢測氣體中的有毒物質(zhì)等影響的目的而形成的。而且，為了防止主體配件20與在凸緣部3a的側(cè)面3as、朝向前端的面3af設置的導線3cL之間發(fā)生短路，而導致在傳感器輸出上重疊雜音，該噴鍍層5需要自元件主體的前端部經(jīng)過凸緣部3a的朝向前端的面3af至少連續(xù)形成至凸緣部的側(cè)面3as。但是，為了與后述的外側(cè)端子91電連接，至少電極墊3cp不被噴鍍層5覆蓋而是暴露出來。
[0049]返回至圖1，保護件200—體地具有金屬部202和保護件部204，該金屬部202與承受面20e相抵接且為朝向前端側(cè)去而變窄的錐形形狀，該保護件部204自金屬部202的前端朝向前端側(cè)以筒狀延伸。金屬部202卡合在凸緣部3a與承受面20e之間。另一方面，保護件部204自主體配件20的前端部20f突出，并將氣體傳感器元件3的同樣自前端部20f突出的前端收容在自身的內(nèi)部。該保護件部204具有用于將廢氣吸入保護件部204的內(nèi)部的多個孔部204a,形成為前端側(cè)封閉的有底筒狀。
[0050]保護件200能夠使用例如鎳、鎳合金、或不銹鋼(SUS430等)制造。
[0051]另一方面，在凸緣部3a的后端側(cè)的、氣體傳感器元件3與主體配件20在徑向上的空隙中填充有筒狀的密封件(滑石粉末)6，而且，在密封件6的后端側(cè)配置有筒狀的絕緣構(gòu)件(陶瓷套筒)31。而且，在絕緣構(gòu)件31的后端側(cè)配置金屬環(huán)(不銹鋼制的平墊圈)30，將主體配件20的后端部向內(nèi)側(cè)彎曲而形成壓緊部20a，從而向前端側(cè)推壓絕緣構(gòu)件31而壓扁密封件6，使絕緣構(gòu)件31和密封件6壓緊固定起來，并且將氣體傳感器元件3與主體配件20之間的空隙密封。
[0052]另外，在主體配件20的中央附近設有凸緣部20c，其向徑向外側(cè)突出并形成用于卡合六角扳手等的多邊形，在凸緣部20c與前端部20f之間的主體配件20外側(cè)面上形成有外螺紋部20d。另外，在凸緣部20c的前端面與外螺紋部20d的后端之間的臺階部嵌插有密封墊(未圖示)，該密封墊能夠防止安裝到排氣管后的漏氣。[0053]而且，通過將主體配件20的外螺紋部20d安裝于排氣管等的螺紋孔，使氣體傳感器元件3的前端暴露在排氣管內(nèi)從而檢測被檢測氣體(廢氣)。
[0054]而且，為了覆蓋氣體傳感器元件3的后端部，在主體配件20的后端上接合有金屬制筒狀的外筒40。外筒40具有前端部40a和后端部40b,該前端部40a與主體配件20相連接，該后端部40b比前端部40a縮徑，在前端部40a與后端部40b之間設有臺階部43。
[0055]在外筒40的前端部40a的內(nèi)側(cè)配置有具有絕緣性的筒狀的分隔件111。而且，在分隔件111的兩個貫穿孔115、116內(nèi)分別貫穿有內(nèi)側(cè)端子71的板狀基部74和外側(cè)端子91的板狀基部94。該各板狀基部74、94的后端分別形成有連接端部75、95。在連接端部75、95分別壓緊連接有導線141、141。
[0056]另外，分隔件111通過使分隔件111的后端面與臺階部43相抵接，并且使分隔件111的前端面與配置在比分隔件111靠前端側(cè)的保持配件45相抵接，而保持在外筒40內(nèi)。該保持配件45配置于比分隔件111靠前端側(cè)的位置，通過外筒40的前端部40a壓緊而固定在外筒40內(nèi)。
[0057]在內(nèi)側(cè)端子71上設有插入部73，該插入部73與板狀基部74連接，且內(nèi)嵌在氣體傳感器元件3的筒孔3d內(nèi)。該插入部73具有筒形狀，與設于氣體傳感器元件3內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)電極3b電連接。另外，在外側(cè)端子91上設有筒狀部93，該筒狀部93與板狀基部94連接，且外套于氣體傳感器元件3的外側(cè)。該筒狀部93具有筒形狀，與設于氣體傳感器元件3外側(cè)的外側(cè)電極3c (詳細而言為電極墊3cp)電連接。
[0058]在外筒40的后端部40b的內(nèi)側(cè)插入并壓緊固定有筒狀的索環(huán)131。在該索環(huán)131內(nèi)，自兩個貫穿孔分別向外部引出有導線141、141。另外，索環(huán)131的后端側(cè)以凸緣狀擴徑，通過將該擴徑部分載置在外筒40的后端，使索環(huán)131定位。作為索環(huán)131能夠使用例如由硅橡膠、氟橡膠等構(gòu)成的橡膠蓋。
[0059]而且，在外筒40的后端部40b的側(cè)面中的、比索環(huán)131靠前端側(cè)的位置上沿周向以相等間隔開口有四個(圖1中僅圖示三個)第I通氣孔41。而且，在外筒40的后端部40b的徑向外側(cè)以堵塞第I通氣孔41的方式覆蓋有環(huán)狀的具有通氣性的過濾件50，而且，金屬制筒狀的保護外筒60自徑向外側(cè)包圍過濾件50。在保護外筒60的側(cè)面上沿周向以相等間隔開口有四個(圖1中僅圖示兩個)第2通氣孔61，能夠經(jīng)由過濾件50向外筒40內(nèi)部導入外部空氣。另外，通過在第2通氣孔61和第I通氣孔41的前后將外筒40和保護外筒60壓緊，而將過濾件50保持在外筒40與保護外筒60之間。過濾件50由例如氟基樹脂等樹脂的多孔質(zhì)構(gòu)造體構(gòu)成，由于具有防水性，因此，不使外部的水通過地向傳感器元件3的內(nèi)部空間導入基準氣體(大氣)。
[0060]保護外筒60以其后端部設于索環(huán)131的后端面之上的方式向徑向內(nèi)側(cè)彎折，在后端部的中央形成有開口 63，自開口向外部引出有導線141、141。而且，在保護外筒60的后端側(cè)部分壓緊固定有設于外筒40的后端部40b的壓緊部。S卩，索環(huán)131通過同時被保護外筒60和外筒40這兩者壓緊，而配置在外筒40內(nèi)。
[0061 ] 接著，參照圖4說明本發(fā)明的特征部分。
[0062]圖4是圖1的局部放大圖。保護件200的金屬部202的外側(cè)面202y在軸線方向上與噴鍍層5的設于凸緣部3a的側(cè)面3as的外表面5as重疊(在徑向上位于相同位置)。SP，將金屬部202的外側(cè)面202y和金屬部202的朝向前端的面202f連接起來的角部202j在軸線方向上與噴鍍層5的設于凸緣部3a的側(cè)面3as上的外表面5as重疊。在此，為了不引起包括凸緣部3a的氣體傳感器元件3相對于主體配件20在徑向上發(fā)生位置偏移，使主體配件20的承受面20e的內(nèi)徑(比承受面20e靠后端側(cè)的部分的內(nèi)徑)d成為稍大于凸緣部3a的外徑的程度的直徑。而且，為了即使在將保護件200載置在承受面20e上時，也不引起保護件200相對于主體配件20在徑向上發(fā)生位置偏移，優(yōu)選保護件200與主體配件20之間在徑向上的空隙較小(即，優(yōu)選使保護件200的金屬部202的外徑接近主體配件20的承受面20e的內(nèi)徑d)。由此，將金屬部202的外側(cè)面202y和金屬部202的朝向前端的面202f連接起來的角部202j需要在軸線方向上與噴鍍層5的設于凸緣部3a的側(cè)面3as上的外表面5as重疊、或比該外表面5as向徑向外側(cè)伸出。
[0063]另外，在本發(fā)明中，主體配件20的與金屬部202相接觸的承受面20e構(gòu)成為自主體配件20的內(nèi)側(cè)面直接朝向前端側(cè)去而傾斜(變窄)的一個錐形。因此，具有以下的優(yōu)點，即:主體配件20的承受面20e的制造變得簡單，并且在將主體配件20的后端側(cè)部分壓緊而向前端側(cè)按壓氣體傳感器元件3時，不需要配合主體配件的臺階部而將按壓工序分為多次進行，通過一次按壓即可完成，因此能夠縮短作業(yè)時間。另外，承受面20e像這樣構(gòu)成為一個錐形，因此，承受面20e與金屬部202的朝向前端的面202f接觸。
[0064]在像這樣將承受面20e構(gòu)成為一個錐形時，適應承受面20e而變形的金屬部202的朝向后端的面202r變得平坦，在觀察圖4中的截面時大致沿直線L延伸。因此，在平坦地形成凸緣部3a的朝向前端的面3af時，金屬部202與處于將側(cè)面3as和朝向前端的面3af連接起來的角部3ac附近的噴鍍層5相抵接。在該狀態(tài)下，壓緊應力進一步在沿凸緣部3a的側(cè)面3as延伸的方向(即，沿軸線O方向延伸的方向)作用于設在凸緣部3a的側(cè)面3as之上的噴鍍層5時，可能導致噴鍍層5自凸緣部3a的側(cè)面3as剝離。因此，如圖4所示，通過將凸緣部3a的側(cè)面3as和朝向前端的面3af之間以曲面連接(換言之，使角部3ac帶有圓角)，使角部3ac附近的噴鍍層5、即角部3ac附近的沿軸線方向遠離金屬部202的噴鍍層5與金屬部202之間產(chǎn)生空隙G。由此，即使壓緊應力在沿凸緣部3a的側(cè)面3as延伸的方向作用于設在凸緣部3a的側(cè)面3as之上的噴鍍層5，由于角部3ac附近的噴鍍層5未與金屬部202抵接，因此，也能夠防止噴鍍層5自凸緣部3a的側(cè)面3as剝離。另外，金屬部202的朝向后端的面202r在比凸緣部3a的側(cè)面3as靠徑向內(nèi)側(cè)的位置與噴鍍層5的設于凸緣部3a的朝向前端的面3af之上的外表面5af相接觸。在該情況下，在凸緣部3a的朝向前端的面3af之上也設有噴鍍層5，該噴鍍層5上也作用有壓緊應力，但由于作用于與凸緣部3a的朝向前端的面3af相交叉的方向(即，作為沿著噴鍍層5的層疊方向的壓縮應力)，因此，噴鍍層5與凸緣部3a的朝向前端的面3af之間的界面不會剝離。
[0065]另外，可以將保護件200的金屬部202以平板狀制作且載置在承受面20e之上，在將主體配件20的后端側(cè)部分壓緊而向前端側(cè)按壓氣體傳感器元件3時，使金屬部202變形而做成錐形形狀，但為了盡量不對角部3ac附近的噴鍍層5施加負荷，優(yōu)選預先將金屬部202的形狀調(diào)整為大致沿承受面20e延伸。
[0066]另外，元件主體3s的大概形狀利用模具進行成型，然后利用磨石磨削至最終形狀而完成，但能夠通過調(diào)整用于形成角部3ac的磨石的截面形狀，使角部3ac帶有圓角。
[0067]圖5表示圖4中的保護件200的變形例。另外，在圖5中，除保護件210的金屬部212和凸緣部3a2以外的結(jié)構(gòu)與第I實施方式的氣體傳感器100相同。在圖5中，保護件210 —體地具有金屬部212和保護件部214，該金屬部212與承受面20e相抵接且為朝向前端側(cè)去而變窄的錐形形狀，該保護件部214自金屬部212的前端朝向前端側(cè)以筒狀延伸。
[0068]保護件210的金屬部212的外側(cè)面212y在軸線方向上與噴鍍層5的設于凸緣部3a2的側(cè)面3as2上的外表面5as2重疊(在徑向上位于相同位置)。即，將金屬部212的外側(cè)面212y和金屬部212的朝向前端的面212f連接起來的角部212 j在軸線方向上與噴鍍層5的設于凸緣部3a2的側(cè)面3as2上的外表面5as2重疊。在此，為了不引起包括凸緣部3a2在內(nèi)的氣體傳感器元件3相對于主體配件20在徑向上發(fā)生位置偏移，主體配件20的承受面20e的內(nèi)徑(比承受面20e靠后端側(cè)的部分的內(nèi)徑)d成為稍大于凸緣部3a2的外徑的程度的直徑。而且，為了即使在將保護件210載置在承受面20e上時，也不引起保護件210相對于主體配件20在徑向上發(fā)生位置偏移，優(yōu)選保護件210與主體配件20之間在徑向上的空隙較小(即，優(yōu)選使保護件210的金屬部212的外徑接近主體配件20的承受面20e的內(nèi)徑d)。由此，將金屬部212的外側(cè)面212y和金屬部212的朝向前端的面212f連接起來的角部212j在軸線方向上與噴鍍層5的設于凸緣部3a2的側(cè)面3as2的外表面5as2重疊。
[0069]另外，主體配件20的與金屬部212相接觸的承受面20e構(gòu)成為自主體配件20的內(nèi)側(cè)面直接朝向前端側(cè)去而傾斜(變窄)的一個錐形。由此，具有以下的優(yōu)點，即:主體配件20的承受面20e的制造變得簡單，并且在將主體配件20的后端側(cè)部分壓緊而向前端側(cè)按壓氣體傳感器元件3時，不需要配合主體配件的臺階部而將按壓工序分為多次進行，通過一次按壓即可完成，因此，能夠縮短作業(yè)時間。另外，承受面20e像這樣構(gòu)成為一個錐形，因此，承受面20e與金屬部212的朝向前端的面212f接觸。
[0070]而且，在圖5的例子中，未利用曲面而是直接將凸緣部3a2的側(cè)面3as2和朝向前端的面3af2連接起來。因而，朝向前端的面3af2是平坦的且在觀察圖5中的截面時大致沿直線L延伸。因此，適應承受面20e而變形的金屬部212的朝向后端的面212r若如第I實施方式中的金屬部202那樣地(參照圖4)是平坦的，則金屬部212的朝向后端的面212r也沿直線L延伸，因此，導致角部3ac2附近的噴鍍層5與金屬部212相抵接。因此，如圖5所示，使金屬部212朝向徑向外側(cè)去而厚度變小，從而金屬部212沿軸線方向遠離角部3ac2附近的噴鍍層5而在角部3ac2附近的噴鍍層5與金屬部212之間產(chǎn)生空隙G。由此，即使壓緊應力在沿凸緣部3a2的側(cè)面3as2延伸的方向作用于設在凸緣部3a2的側(cè)面3as2之上的噴鍍層5，由于角部3ac2附近的噴鍍層5未抵接于金屬部212，因此，也能夠防止噴鍍層5自凸緣部3a2的側(cè)面3as2剝離。另外，金屬部212的朝向后端的面212r在比凸緣部3a2的側(cè)面3as2靠徑向內(nèi)側(cè)的位置與噴鍍層5的設于凸緣部3a2的朝向前端的面3af2之上的外表面5af2相接觸。在該情況下，在凸緣部3a2的朝向前端的面3af2上也設有噴鍍層5，在該噴鍍層5上也作用有壓緊應力，但由于作用于與凸緣部3a2的朝向前端的面3af2相交叉的方向，因此，噴鍍層5與凸緣部3a2的朝向前端的面3af2之間的界面不會剝離。
[0071]圖6表示圖4中的保護件200的其他的變形例。另外，在圖6中，除保護件210的金屬部212以外的結(jié)構(gòu)與第I實施方式的氣體傳感器100相同。
[0072]在圖6中，保護件210與圖5中的例子相同，金屬部212朝向徑向外側(cè)去而厚度變小。而且，凸緣部3a與圖4中的例子相同，凸緣部3a的側(cè)面3as與朝向前端的面3af之間由曲面連接起來(即，角部3ac帶有圓角)。因此，角部3ac附近的噴鍍層5與金屬部212之間的空隙G大于圖4、圖5中的間隙G。由此，即使壓緊應力在沿凸緣部3a的側(cè)面3as延伸的方向作用于設在凸緣部3a的側(cè)面3as之上的噴鍍層5，由于角部3ac附近的噴鍍層5未抵接于金屬部212，因此，也能夠可靠地防止噴鍍層5自凸緣部3a的側(cè)面3as剝離。
[0073]圖7表示圖4中的保護件200的又一變形例。另外，在圖7中，除保護件230以外的結(jié)構(gòu)與第I實施方式的氣體傳感器100相同。
[0074]在圖7中，保護件230具有與圖4所示的保護件200相同的金屬部232和保護件部234，并且，在其他的變形例中，一體地具有自金屬部232朝向后端側(cè)以筒狀延伸的引導部 232z。
[0075]而且，金屬部232與角部3a附近的噴鍍層5之間產(chǎn)生空隙G的原因與圖4所示的保護件200相同。
[0076]在此，引導部232z的外徑略小于主體配件20的承受面20e的內(nèi)徑d，在將保護件230自主體配件20的后端側(cè)配置在主體配件20內(nèi)時，引導部232z沿主體配件20的內(nèi)側(cè)面延伸，因此，能夠可靠地進行保護件230與主體配件20之間的定心(日文:芯合)。另夕卜，由于引導部232z被夾持在主體配件20與凸緣部3a的側(cè)面3as之間，因此，保護件230能夠牢固地保持于主體配件20。
[0077]另外，存在如下的情況，即在將主體配件20的后端側(cè)部分壓緊而向前端側(cè)按壓氣體傳感器元件3時，引導部232z與噴鍍層5的設于凸緣部3a的側(cè)面3as上的外表面5as相抵接，但只有與像壓緊應力那樣的沿軸線O方向施加的應力相比足夠小的應力作用于噴鍍層5，因此，不會導致噴鍍層5自凸緣部3a的側(cè)面3as剝離。
[0078]接著，參照圖8?圖10說明本發(fā)明的第2實施方式的氣體傳感器110。
[0079]圖8表不以沿軸線O方向延伸的面剖切第2實施方式的氣體傳感器110而成的截面構(gòu)造，與圖1中的氣體傳感器100的截面構(gòu)造相對應。另外，氣體傳感器110除了具有以下的結(jié)構(gòu)以外，其他的結(jié)構(gòu)與第I實施方式的氣體傳感器100相同，即密封件300(相當于技術方案中的金屬部)、主體配件20的前端部20f2以及相對密封件300獨立的保護件7，因此，對與氣體傳感器100相同的結(jié)構(gòu)部分標注相同的附圖標記并省略說明。
[0080]在圖8中，密封件300與承受面20e相抵接且具有朝向前端側(cè)去而變窄的錐形形狀。密封件300卡合在凸緣部3a與承受面20e之間。
[0081]另外，在主體配件20的前端部20f2上固定有保護件7 (相對密封件300獨立)，其呈筒狀，且為金屬制(不銹鋼等)，氣體傳感器元件3的自主體配件20突出的前端被保護件7覆蓋。該保護件7具有多個孔部，該多個孔部用于將廢氣吸入保護件7的內(nèi)部。
[0082]圖9是圖8的局部放大圖。密封件300除了密封件300自身的形狀以及未設有保護件部204以外與第I實施方式的保護件200(參照圖4)具有相同的結(jié)構(gòu)。因而，與第I實施方式的保護件200相同，密封件300的朝向后端的面300r為沿直線L延伸的平坦面，但通過將凸緣部3a的側(cè)面3as和朝向前端的面3af之間由曲面連接起來(即，使角部3ac帶有圓角)，而在角部3ac附近的噴鍍層5與密封件300之間產(chǎn)生空隙G。由此，即使壓緊應力在沿凸緣部3a的側(cè)面3as延伸的方向作用于設在凸緣部3a的側(cè)面3as之上的噴鍍層5，由于角部3ac處的噴鍍層5不抵接于密封件300，因此，也能夠防止噴鍍層5自凸緣部3a的側(cè)面3as剝離。另外，密封件300的朝向后端的面300r在比凸緣部3a的側(cè)面3as靠徑向內(nèi)側(cè)的位置與噴鍍層5的設于凸緣部3a的朝向前端的面3af之上的外表面5af相接觸。另外，密封件300的外側(cè)面300y相對于噴鍍層5的設于凸緣部3a的側(cè)面3as上的外表面5as而言，一部分向徑向外側(cè)伸出，一部分配置于徑向內(nèi)側(cè)。這樣，即使密封件300的外側(cè)面300y跨過噴鍍層5的設于凸緣部3a的側(cè)面3as上的外表面5as地配置，將密封件300的外側(cè)面300y和密封件300的朝向前端的面300f連接起來的角部300j比噴鍍層5的設于凸緣部3a的側(cè)面3as上的外表面5as向徑向外側(cè)伸出，因此，不易引起密封件300相對于主體配件20在徑向上發(fā)生位置偏移。另外，承受面20e與密封件300的朝向前端的面300f接觸。
[0083]圖10表示圖9中的密封件300的變形例。另外，圖10中的密封件310除未設置保護件部214以外與圖5中的保護件210具有相同的結(jié)構(gòu)。與圖5中的保護件210相同，凸緣部3a2的側(cè)面3as2與朝向前端的面3af2未以曲面相連接，但通過使密封件310朝向徑向外側(cè)去而厚度變小，從而在角部3ac2附近的噴鍍層5與密封件310之間產(chǎn)生空隙G。由此，即使壓緊應力在沿凸緣部3a2的側(cè)面3as2延伸的方向作用于設在凸緣部3a2的側(cè)面3as2上的噴鍍層5，由于角部3ac2處的噴鍍層5未抵接于密封件310，因此，也能夠防止噴鍍層5自凸緣部3a2的側(cè)面3as2剝離。另外，密封件310的朝向后端的面310r在比凸緣部3a2的側(cè)面3as2靠徑向內(nèi)側(cè)的位置與噴鍍層5的設于凸緣部3a2的朝向前端的面3af2之上的外表面5af2相接觸。另外，密封件310的外側(cè)面310y相對于噴鍍層5的設于凸緣部3a2的側(cè)面3as2上的外表面5as2而言,一部分向徑向外側(cè)伸出，一部分配置在徑向內(nèi)側(cè)。這樣，即使密封件310的外側(cè)面310y跨過噴鍍層5的設于凸緣部3a2的側(cè)面3as2上的外表面5as2地配置，由于將密封件310的外側(cè)面3IOy和密封件310的朝向前端的面3IOf連接起來的角部310j比噴鍍層5的設于凸緣部3a2的側(cè)面3as2之上的外表面5as2向徑向外側(cè)伸出，因此，不易引起密封件310相對于主體配件20在徑向上發(fā)生位置偏移。另外，承受面20e與密封件310的朝向前端的面3IOf接觸。
[0084]另外，在第2實施方式中，與第I實施方式(圖6)相同，也可以使密封件310朝向徑向外側(cè)去而厚度變小，并且將凸緣部3a的側(cè)面3as和朝向前端的面3af之間以曲面連接起來，從而進一步增大空隙G。另外，在第2實施方式中，與第I實施方式(圖7)相同，也可以一體地具有自密封件300朝向后端側(cè)以筒狀延伸的引導部。
[0085]圖11表示圖9中的密封件300的其他的變形例。另外，圖11中的密封件320為通常形狀的密封件，即厚度恒定、且其徑向外側(cè)面320y與朝向后端的面320r成直角。另夕卜，凸緣部3a2為與圖5的例子相同的形狀，其朝向前端的面3af2是平坦的且在觀察圖11中的截面時大致沿直線L延伸。而且，直線L (噴鍍層的外表面5af2)與軸線O方向成θ2的角度。另外，在圖11的情況下，主體配件的承受面20e與軸線O方向所成的角度大于圖9的情況下的承受面20e與軸線O方向所成的角度。
[0086]另一方面，與密封件320的朝向后端的面320r平行的直線L2與軸線O方向成的角度，且設定為Θ i > θ2。
[0087]因此，密封件320的朝向后端的面320r如第I實施方式中的金屬部202那樣(參照圖4)是平坦的,密封件320沿軸線方向遠離角部3ac2附近的噴鍍層5而在角部3ac2附近的噴鍍層5與密封件320之間產(chǎn)生空隙G。由此，即使壓緊應力在沿凸緣部3a2的側(cè)面3as2延伸的方向作用于設在凸緣部3a2的側(cè)面3as2上的噴鍍層5，由于角部3ac2處的噴鍍層5不抵接于密封件320，因此，也能夠防止噴鍍層5自凸緣部3a2的側(cè)面3as2剝離。另夕卜，密封件320的朝向后端的面320r在比凸緣部3a2的側(cè)面3as2靠徑向內(nèi)側(cè)的位置與噴鍍層5的設于凸緣部3a2的朝向前端的面3af2之上的外表面5af2相接觸。
[0088]另外，密封件320的外側(cè)面320y相對于噴鍍層5的設于凸緣部3a2的側(cè)面3as2上的外表面5as2而言，一部分向徑向外側(cè)伸出，一部分配置于徑向內(nèi)側(cè)。這樣，即使密封件320的外側(cè)面320y跨過噴鍍層5的設于凸緣部3a2的側(cè)面3as2上的外表面5as2地配置，由于將密封件320的外側(cè)面320y和密封件320的朝向前端的面320f連接起來的角部320 j比噴鍍層5的設于凸緣部3a2的側(cè)面3as2之上的外表面5as2向徑向外側(cè)伸出，因此，不易引起密封件310相對于主體配件20在徑向上發(fā)生位置偏移。另外，承受面20e上與密封件320的朝向前端的面320f接觸。
[0089]另外，在向密封件320的朝向后端的面320r按壓噴鍍層5的外表面5af2時，朝向后端的面320r在兩者之間的接觸點P處變形而適應外表面5af2，在接觸點P處朝向后端的面320r與外表面5af2位于同一平面上，而上述的θ2= Θ 10在此，將比接觸點P靠徑向外側(cè)的部分設為定義Θ 部分。因而，比接觸點P靠徑向外側(cè)的部分的Q1相當于技術方案內(nèi)的“在比金屬部與噴鍍層的外表面相接觸的部分靠徑向外側(cè)，金屬部的朝向后端的面與軸線方向所成的角度”。
[0090]另外，在圖11的例子中，將通常形狀的密封件用作密封件320，因此，能夠降低部件成本，但并不限定于此，如圖10中的密封件310那樣，還可以使用朝向徑向外側(cè)去而使厚度變小的密封件。
[0091]本發(fā)明并不限定于上述實施方式，不言而喻，還涉及本發(fā)明的思想和范圍所包含的各種變形和相等物。
[0092]例如，在第I實施方式的圖4、圖6、圖7、以及第2實施方式的圖9中，將凸緣部3a的側(cè)面3as和朝向前端的面3af之間以曲面連接起來(即，使角部3ac帶有圓角)，但也可以將凸緣部3a的側(cè)面3as和朝向前端的面3af之間以平面連接起來(S卩，角部3ac以與凸緣部的朝向前端的面3af保持規(guī)定的角度進行倒角)。
[0093]而且，在上述實施方式的圖2中，外側(cè)電極3c形成于比氣體傳感器元件3的凸緣部3a靠前端側(cè)的整個部分，但也可以形成于比凸緣部3a靠前端側(cè)的一部分。
[0094]附圖標記說明
[0095]3、氣體傳感器元件；3a、3a2、凸緣部；3af、3af2、凸緣部的朝向前端的面；3as、3as2、凸緣部的側(cè)面；3ac、3ac2、凸緣部的角部；3c(3cs)、外側(cè)電極；3s、元件主體；5、噴鍍層；5as、5af、5af2、噴鍍層的外表面；100、110、氣體傳感器；20、主體配件；20e、主體配件的承受面；200、210、230、300、310、320、保護件(密封件);202、212、232、300、310、320、金屬部;202y、212y、232y、300y、310y、320y、金屬部的外側(cè)面;202f、212f、232f、300f、310f、320f、金屬部的朝向前端的面；202j、212j、300j、310j、320j、將金屬部的外側(cè)面和朝向前端的面連接起來的角部；202r、212r、300r、310r、320r、金屬部的朝向后端的面；204、214、234、保護件部；O、軸線；G、空隙(間隙)；金屬部的朝向后端的面與軸線方向所成的角度Θ I ;噴鍍層的外表面與軸線方向所成的角度Θ 2。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體傳感器，該氣體傳感器包括: 氣體傳感器元件，其具有元件主體和外側(cè)電極，該元件主體為有底筒狀，沿軸線方向延伸，其前端側(cè)部分暴露在被檢測氣體中并且朝向后端側(cè)開口，且該元件主體具有向徑向外側(cè)突出的凸緣部，該外側(cè)電極在比上述凸緣部靠前端側(cè)的前端部設于上述元件主體的外表面； 主體配件，其為筒狀，自徑向外側(cè)包圍上述氣體傳感器元件，并且在自身的內(nèi)表面具有承受面，該承受面為錐形形狀，與上述凸緣部的朝向前端的面相對、且朝向前端側(cè)去而傾斜；以及 金屬部，其為環(huán)狀，夾裝在上述凸緣部的朝向前端的面與上述承受面之間，其中，覆蓋上述外側(cè)電極的多孔性的噴鍍層自上述元件主體的上述前端部經(jīng)過上述朝向前端的面至少形成至上述凸緣部的側(cè)面， 在觀察沿上述軸線方向延伸的截面時， 將上述金屬部的徑向外側(cè)面和上述金屬部的朝向前端的面連接起來的角部在上述軸線方向上與上述噴鍍層的設于上述凸緣部的上述側(cè)面之上的外表面重疊或者比該外表面向徑向外側(cè)伸出，并且與上述承受面相接觸，并且， 上述金屬部的朝向后端的面與上述噴鍍層的設于上述凸緣部的上述朝向前端的面之上的外表面在比上述凸緣部的側(cè)面靠徑向內(nèi)側(cè)相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器,其中， 上述凸緣部的上述側(cè)面與上述凸緣部的上述朝向前端的面之間由曲面或平面連接起來。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體傳感器，其中， 在比上述金屬部與上述噴鍍層的外表面相接觸的部分靠徑向外側(cè)，上述金屬部的朝向后端的面與上述軸線方向所成的角度大于上述噴鍍層的外表面與上述軸線方向所成的角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的氣體傳感器，其中， 上述金屬部朝向徑向外側(cè)去而厚度變小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的氣體傳感器,其中， 上述金屬部一體地具有筒狀的保護件部，該保護件部自上述金屬部向前端側(cè)延伸且將上述氣體傳感器元件收容在自身的內(nèi)部。
【文檔編號】G01N27/409GK103917865SQ201280054149
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月4日
【發(fā)明者】田渕大輝, 加藤秀和, 藤田康弘, 杉原充, 渥美尚勝 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社