(57)【要約】【課題】  ボス部と排気系部材を良好にプロジェクション溶接で固定できるセンサ取付用のボス部構造の提供。【解決手段】  環状のボス部１１の内側を集合部６の取付孔６ａに連通させた状態として、該ボス部１１の下端外周１１ｂをその全周に亘って集合部６の取付孔６ａの開口縁部にプロジェクション溶接により固定するようにしたセンサ取付用のボス部構造において、ボス部１１の下端外周１１ｂと集合部６における取付孔６ａの開口縁部との間に、該ボス部１１と集合部６よりも軟質な材料で形成される溶接リング１２を挟んで密着させた状態としてこれら三者をプロジェクション溶接により固定した。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のボス部の内側を排気系部材の取付孔に連通させた状態として、該ボス部の下端外周をその全周に亘って排気系部材の取付孔の開口縁部にプロジェクション溶接により固定するようにしたセンサ取付用のボス部構造において、
前記ボス部の下端外周と排気系部材における取付孔の開口縁部との間に、該ボス部と排気系部材よりも軟質な材料で形成される溶接リングを挟んで密着させた状態としてこれら三者をプロジェクション溶接により固定したことを特徴とするセンサ取付用のボス部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の排気系部材内を通過する排気ガスの状態を検出するのに用いられるセンサ取付用のボス部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排気系部材、例えばエキゾーストマニホールドのブランチ管、エキゾーストマニホールドの集合部、触媒コンバータの下流側等には、排気ガスの状態を検出する様々なセンサが装着されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このようなセンサの１つである酸素センサは、ホルダ部のセンシング部側に形成された雄螺子を、排気系部材の取付孔の開口縁部に固定されているボス部の雌螺子に螺合することにより固定されている。
【０００４】
また、上記ボス部と排気系部材の取付孔の開口縁部とを溶接トーチを用いたアーク溶接により固定すると、時間が長く掛かる上、作業性が悪くなってしまう。
そこで、ボス部の下端外周に環状突起を設けると共に、該環状突起を排気系部材の取付孔の開口縁部外周に当接させた状態としてこれら両者をプロジェクション溶接する技術が公知になっている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−８３０６１号公報
【特許文献２】特開平１０−２６０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の発明において、排気系部材の取付孔の開口縁部は、ボス部の環状突起との密着性を良くするために出来るだけ平坦に形成されるものの、排気系部材の製品形状や開口縁部の加工精度の誤差に起因する幾分の傾斜や凹凸が生じているため、プロジェクション溶接の際に、ボス部の環状突起と排気系部材における取付孔の開口縁部との間に隙間が生じ、該隙間が形成された部位については両者を良好に固定できないという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、排気系部材の取付孔の開口縁部における傾斜や凹凸を許容しつつボス部と排気系部材を良好にプロジェクション溶接で固定できるセンサ取付用のボス部構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１記載の発明では、環状のボス部の内側を排気系部材の取付孔に連通させた状態として、該ボス部の下端外周をその全周に亘って排気系部材の取付孔の開口縁部にプロジェクション溶接により固定するようにしたセンサ取付用のボス部構造において、前記ボス部の下端外周と排気系部材における取付孔の開口縁部との間に、該ボス部と排気系部材よりも軟質な材料で形成される溶接リングを挟んで密着させた状態としてこれら三者をプロジェクション溶接により固定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明にあっては、環状のボス部の内側を排気系部材の取付孔に連通させた状態として、該ボス部の下端外周をその全周に亘って排気系部材の取付孔の開口縁部にプロジェクション溶接により固定するようにしたセンサ取付用のボス部構造において、前記ボス部の下端外周と排気系部材における取付孔の開口縁部との間に、該ボス部と排気系部材よりも軟質な材料で形成される溶接リングを挟んで密着させた状態としてこれら三者をプロジェクション溶接により固定したため、溶接リングをボス部と排気系部材とのシール材及び溶着材として機能させることができ、これにより、排気系部材の取付孔の開口縁部における傾斜や凹凸を許容しつつボス部と排気系部材を良好にプロジェクション溶接により固定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
なお、本実施例１では、排気系部材をエキゾーストマニホールドの集合部に適用し、センサを集合部内の酸素濃度を検出する酸素センサに適用した例について説明する。
図１は本発明の実施例１のセンサ取付用のボス部構造が採用された集合部周辺を示す全体平面図、図２は同右側面図、図３は図２のＳ３−Ｓ３線における断面図、図４は集合部、ボス部、酸素センサの分解図、図５は溶接リングの斜視図、図６、７はプロジェクション溶接を説明する図である。
【００１１】
先ず、全体構成について説明する。
図１、２に示すように、本実施例のセンサ取付用のボス部構造では、ヘッドフランジ１と、４本のブランチ管２〜５と、集合部６と、触媒コンバータ７と、酸素センサ１０が備えられている。
ブランチ管２〜５の上流側端部は、図示を省略するエンジンのシリンダヘッドに締結されるヘッドフランジ１のそれぞれ対応するポートに接続されている。
一方、各ブランチ管２〜５の下流側端部は、１／４円形断面に加工されて全体の外形が円形となるように重ねられた状態で集合部６の上流側端部に接続されている。
集合部６の下流側端部は、触媒担体８を収容した触媒コンバータ７の上流側端部に接続され、さらに、触媒コンバータ７の下流側端部はフランジ部９を介して図示を省略する後方側排気管に接続される。
【００１２】
そして、集合部６の中途部には、後述する酸素センサ１０がボス部１１を介して装着されている。
図３、４に示すように、酸素センサ１０は、集合部６内を通過する排気ガスに含まれる酸素濃度を検出してエンジンの空燃比をフィードバック制御するのに用いられるものであって、その本体１０ａの一端部には、排気ガス流外に置かれて図外の制御装置に電気的に接続された配線１０ｂが接続される他、中途部には六角柱形状のホルダ部１０ｃが設けられ、排気ガス流内に置かれる他端部には複数の細孔１０ｄが形成されたセンシング部１０ｅが設けられている。また、上記ホルダ部１０ｃのセンシング部１０ｅ側には雄螺子１０ｆが形成されている。
【００１３】
ボス部１１は、全体が円筒状に形成される他、その内側にはホルダ部１０ｃの雄螺子１０ｆに螺合可能な雌螺子１１ａが形成されている。
また、ボス部１１の下端外周１１ｂは、図５に示す略菱形断面の溶接リング１２を介して集合部６の取付孔６ａの開口縁部に後述するプロジェクション溶接により固定されている。
【００１４】
そして、酸素センサ１０は、センシング部１０ｅが環状のシール部材Ｓを介してボス部１１の雌螺子１１ａから集合部６内に挿入配置された状態で、該酸素センサ１０の雄螺子１０ｆをボス部１１の雌螺子１１ａに螺合することにより、固定されている。
【００１５】
また、本実施例１では集合部６及びボス部１１がステンレス製（例えば、ＳＵＳ４３０）であり、溶接リング１２が集合部６及びボス部１１よりも軟質な材料である炭素鋼で形成されている。
【００１６】
次に、作用を説明する。
このように構成された酸素センサ１０をボス部１１に装着する際には、先ず、図６に示すように、溶接リング１２及びボス部の内側を集合部６の取付孔６ａに連通させた状態で順番に配置した後、一対の電極T1,T2をボス部１１の上方と、集合部６の内側に配置する。
【００１７】
次に、一対の電極T1,T2を矢印方向に移動させることにより、図７に示すように、ボス部１１と集合部６との間で溶接リング１２を挟んで押圧する。
【００１８】
この際、溶接リング１２の菱形断面の上下頂部12a,12bがその全周に亘ってボス部１１の下端外周１１ｂ及び取付孔６ａの開口縁部に追従するように変形して食い込むため、これら三者を隙間無く良好に当接させることができる。
【００１９】
次に、一対の電極T1,T2に電流を流すことにより、溶接リング１２の上方頂部１２ａ（図５参照）とボス部１１の下端外周１１ｃとの当接部位Ｘ１、及び溶接リング１２の下方頂部１２ｂ（図５参照）と集合部６における取付孔６ａの開口縁部との当接部位Ｘ２を溶融させてプロジェクション溶接することにより、これら三者を固定する。
【００２０】
従って、溶接リング１２をボス部１１と集合部６とのシール材及び溶着材として用いることができる。
【００２１】
ここで、従来の発明にあっては、排気系部材の取付孔の開口縁部は、ボス部の環状突起との密着性を良くするために出来るだけ平坦に形成されるものの、排気系部材の製品形状や開口縁部の加工精度の誤差に起因する幾分の傾斜や凹凸が生じているため、プロジェクション溶接の際に、ボス部の環状突起と排気系部材における取付孔の開口縁部との間に隙間が生じ、該隙間が形成された部位については両者を良好に固定できないという問題点があった。
【００２２】
なお、本実施例１では、排気系部材である集合部６が管状であるため、特に、集合部６の取付孔６ａの開口縁部に傾斜や凹凸が生じやすい。
【００２３】
これに対し、本実施例１の発明にあっては、溶接リング１２の菱形断面の上下頂部12a,12bがその全周に亘ってボス部１１の下端外周１１ｃ及び取付孔６ａの開口縁部に追従するように変形して食い込むため、これら三者を隙間無く完全に当接させることができ、これにより、プロジェクション溶接の際に良好な固定を実現できる。
【００２４】
次に、ボス部１１のシール面１１ｃに環状のシール部材Ｓを配置した後、酸素センサ１０のセンシング部１０ｅを、上方から挿入して集合部６内の略中心に配置すると共に、酸素センサ１０の雄螺子１０ｆをボス部１１の雌螺子１１ａに螺合して該ホルダ部１０ｃのシール面１０ｇとボス部１１のシール面１１ａをシール部材Ｓを介して密着させて酸素センサ１０の装着を終了する（図３参照）。
なお、酸素センサ１０のホルダ部１０ｃのシール面１０ｇにシール部材Ｓを予め装着した後、この状態で酸素センサ１０のセンシング部１０ｅを集合部６内に挿入しても良い。
【００２５】
次に、効果を説明する。
以上説明したように、本実施例１のセンサ取付用のボス部構造にあっては、環状のボス部１１の内側を集合部６の取付孔６ａに連通させた状態として、該ボス部１１の下端外周１１ｂをその全周に亘って集合部６の取付孔６ａの開口縁部にプロジェクション溶接により固定するようにしたセンサ取付用のボス部構造において、ボス部１１の下端外周１１ｂと集合部６における取付孔６ａの開口縁部との間に、該ボス部１１と集合部６よりも軟質な材料で形成される溶接リング１２を挟んで密着させた状態としてこれら三者をプロジェクション溶接により固定したため、溶接リング１２をボス部１１と集合部６とのシール材及び溶着材として機能させることができ、これにより、取付孔６ａの開口縁部の傾斜や凹凸を許容しつつボス部１１と集合部６を良好にプロジェクション溶接により固定できる。
また、従来のようにボス部に尖端部を別途鍛造等で造る必要が無くなるので、鍛造型に形成した細い溝形状が摩耗し耐久時間が短くなるが、本発明では鍛造しないで棒状材料を輪切りにすることで、ボス部１１を簡易に製造することもできる。更に、溶接リング１２も簡易に製造することができる。
【実施例２】
【００２６】
以下、実施例２を説明する。
なお、本実施例２における前記実施例１で説明したセンサ取付用のボス部構造と同一の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
【００２７】
図８は本実施例２のセンサ取付用のボス部構造を説明する図、図９は同分解図である。
【００２８】
図８、９に示すように、本実施例２のセンサ取付用のボス部構造では、ボス部１２の下端外周１１ｂから円柱状に突出した位置決め部２０が設けられると共に、該位置決め部２０に溶接リング１２が外嵌されていることが前記実施例１と異なる。
【００２９】
従って、ボス部１１の位置決め部２０に予め溶接リング１２を外嵌させて装着した状態とし、該ボス部１１を集合部６の取付孔６ａの開口縁部に配置した後、これらの当接部位Ｘ１〜Ｘ３を溶融させてプロジェクション溶接により固定できる。
【００３０】
従って、ボス部１１と溶接リング１２とを位置決めした状態で、これら三者を安定して固定できる。
【００３１】
なお、位置決め部２０は溶接リング１２を位置決めできれば良く、円柱状に限らず、ボス部１１の下端外周１１ｂから爪状のものを下方に向けて複数設けて代用して溶接リング１２の外側または内側に当接するようにしても良い。
【００３２】
以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、溶接リング１２の断面形状や厚み等ついては適宜設定できる。
【００３３】
さらに、本実施例では排気系部材をエキゾーストマニホールドの集合部に適用し、センサを該集合部内の酸素濃度を検出する酸素センサに適用した場合について説明したが、排気系部材は、エキゾーストマニホールドのブランチ管や触媒コンバータの下流側等でも良く、エキゾーストマニホールドの集合部に限定されるものではない。
同様にセンサは排気系部材内を通過する排気ガスの状態を検出するのに用いられるセンサであれば良く、例えば温度センサを適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１のセンサ取付用のボス部構造が採用された集合部周辺を示す全体平面図である。
【図２】本発明の実施例１のセンサ取付用のボス部構造が採用された集合部周辺を示す右側面図である。
【図３】図２のＳ３−Ｓ３線における断面図であり、集合部、ボス部、酸素センサの取付状態を説明する図である。
【図４】図２のＳ３−Ｓ３線における断面図である。
【図５】集合部、ボス部、酸素センサの分解図である。
【図６】プロジェクション溶接を説明する図である。
【図７】プロジェクション溶接を説明する図である。
【図８】本実施例２のセンサ取付用のボス部構造を説明する図である。
【図９】本実施例２のセンサ取付用のボス部構造を説明する分解図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ｓ  シール部材
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３  当接部位
１  ヘッドフランジ
２、３、４、５  ブランチ管
６  集合部
７  触媒コンバータ
８  触媒担体
９  フランジ部
１０  酸素センサ
１０ａ  本体
１０ｂ  配線
１０ｃ  ホルダ部
１０ｄ  複数の細孔
１０ｅ  センシング部
１０ｆ  雄螺子
１０ｇ  シール面
１１  ボス部
１１ａ  雌螺子
１１ｂ  下端外周
１１ｃ  シール面
１２  溶接リング
１２ａ  上方頂部
１２ｂ  下方頂部
２０  位置決め部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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