IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ フタバ産業株式会社の特許一覧

特許7148560センサ用ボス、及びセンサ用ボスの取付構造
<>
  • 特許-センサ用ボス、及びセンサ用ボスの取付構造 図1
  • 特許-センサ用ボス、及びセンサ用ボスの取付構造 図2
  • 特許-センサ用ボス、及びセンサ用ボスの取付構造 図3
  • 特許-センサ用ボス、及びセンサ用ボスの取付構造 図4
  • 特許-センサ用ボス、及びセンサ用ボスの取付構造 図5
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-27
(45)【発行日】2022-10-05
(54)【発明の名称】センサ用ボス、及びセンサ用ボスの取付構造
(51)【国際特許分類】
   F01N 13/00 20100101AFI20220928BHJP
   F02D 35/00 20060101ALI20220928BHJP
【FI】
F01N13/00 A
F02D35/00 360C
F02D35/00 368C
【請求項の数】 7
(21)【出願番号】P 2020033477
(22)【出願日】2020-02-28
(65)【公開番号】P2021134766
(43)【公開日】2021-09-13
【審査請求日】2021-03-09
(73)【特許権者】
【識別番号】391002498
【氏名又は名称】フタバ産業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000578
【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】蟹江 大樹
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 啓仁
【審査官】山田 由希子
(56)【参考文献】
【文献】特開2018-168805(JP,A)
【文献】特開2015-068292(JP,A)
【文献】特開2018-003717(JP,A)
【文献】特開2006-070794(JP,A)
【文献】特開2013-092120(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F01N 13/00
F02D 35/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の排気ガス流路にセンサを取り付けるためのセンサ用ボスであって、
前記センサを固定するように構成された円筒状の本体部と、
前記本体部の一方の端部に連結された鍔部と、
を備え、
前記鍔部は、
前記本体部の中心軸と平行な方向から視て前記本体部の外周面よりも内側に位置する中央部と、
前記中央部から前記本体部の径方向外側に突出する2つの突出部と、
前記中央部の径方向外側において前記2つの突出部を連結する連結部と、
を有し、
前記本体部の中心軸と平行な方向から視た前記2つの突出部の先端における曲率半径は、前記本体部の半径よりも小さく、
前記連結部の外縁は、前記本体部の外周面と平行である、センサ用ボス。
【請求項2】
請求項1に記載のセンサ用ボスであって、
前記中央部は、
前記本体部と前記本体部の中心軸と平行な方向に重なる第1領域と、
前記本体部の内周面よりも内側に位置する第2領域と、
を有し、
前記第2領域では、前記本体部の径方向内側に向かって前記中央部の厚みが小さくなる、センサ用ボス。
【請求項3】
内燃機関の排気ガスが流れるように構成された配管と、
前記配管の外周面に配置された第1センサ用ボスとしての請求項1又は請求項2に記載のセンサ用ボスと、
前記配管の外周面又は端部に配置された配管部品と、
を備え、
前記鍔部は、前記突出部が前記中央部と前記配管部品との間に配置される向きで前記配管の外周面に溶接される、センサ用ボスの取付構造。
【請求項4】
内燃機関の排気ガスが流れるように構成された配管と、
前記配管の外周面に配置された第1センサ用ボスと、
前記配管の外周面又は端部に配置された配管部品と、
を備え、
前記第1センサ用ボスは、
前記センサを固定するように構成された円筒状の本体部と、
前記本体部の一方の端部に連結された鍔部と、
を備え、
前記鍔部は、
前記本体部の中心軸と平行な方向から視て前記本体部の外周面よりも内側に位置する中央部と、
前記中央部から前記本体部の径方向外側に突出する突出部と、
を有し、
前記本体部の中心軸と平行な方向から視た前記突出部の先端における曲率半径は、前記本体部の半径よりも小さく、
前記鍔部は、前記突出部が前記中央部と前記配管部品との間に配置される向きで前記配管の外周面に溶接され、
前記突出部の前記先端は、前記第1センサ用ボスの他の部位よりも前記配管部品に近接する、センサ用ボスの取付構造。
【請求項5】
請求項3又は請求項4に記載のセンサ用ボスの取付構造であって、
前記配管部品として、前記配管に前記センサとは別のセンサを取り付けるための第2センサ用ボスを備える、センサ用ボスの取付構造。
【請求項6】
請求項に記載のセンサ用ボスの取付構造であって、
前記第2センサ用ボスは、前記別のセンサを固定するように構成された筒状の本体部を備え、
前記第2センサ用ボスの前記本体部の中心軸は、前記第1センサ用ボスの前記本体部の中心軸と平行であり、
前記第1センサ用ボスの前記本体部の軸方向から視て、前記第1センサ用ボスの前記突出部の前記先端以外における外周縁の接線は、前記第1センサ用ボスの前記本体部の中心軸と前記第2センサ用ボスの前記本体部の中心軸とを結ぶ仮想直線と平行であるか、又は交差する、センサ用ボスの取付構造。
【請求項7】
請求項5又は請求項6に記載のセンサ用ボスの取付構造であって、
前記第2センサ用ボスは、前記別のセンサを固定するように構成された筒状の本体部を備え、
前記第1センサ用ボスの前記本体部の軸方向から視て、前記第1センサ用ボスの前記突出部は、前記第1センサ用ボスの前記本体部と前記第2センサ用ボスの前記本体部との間に位置する、センサ用ボスの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、センサ用ボス、及びセンサ用ボスの取付構造に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関の排気ガス流路には、温度、圧力、酸素濃度等を測定するためのセンサが配置される。これらのセンサは、配管に溶接されたセンサ用ボスに固定されることで、配管に取り付けられる。
【0003】
センサ用ボスは、周縁全体が配管に溶接される必要がある。しかし、センサ用ボスの溶接位置と近接してフランジ等の他の部品が配置されていると、センサ用ボスの溶接に用いられる溶接トーチが他の部品と干渉する。
【0004】
そこで、配管の径方向(つまり配管の外周面の法線と平行な方向)からの溶接が可能な形状のセンサ用ボスが考案されている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2009-228645号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記公報では、配管の径方向から溶接トーチを挿入することで、溶接トーチと他の部品との干渉が避けられるとされている。しかし、配管の径方向に溶接トーチをセンサ用ボスに当てると、配管側の溶け込みが不十分となりセンサ用ボスの溶接の品質が担保できないおそれがある。
【0007】
本開示の一局面は、溶接トーチの他の部品との干渉を避けつつ、溶接の品質を向上できるセンサ用ボスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一態様は、内燃機関の排気ガス流路にセンサを取り付けるためのセンサ用ボスである。センサ用ボスは、センサを固定するように構成された円筒状の本体部と、本体部の一方の端部に連結された鍔部と、を備える。鍔部は、本体部の中心軸と平行な方向から視て本体部の外周面よりも内側に位置する中央部と、中央部から本体部の径方向外側に突出する突出部と、を有する。本体部の中心軸と平行な方向から視た突出部の先端における曲率半径は、本体部の半径よりも小さい。
【0009】
このような構成によれば、鍔部の突出部が先端の尖った形状であるため、配管の外周面の法線に対し傾斜した姿勢の溶接トーチで突出部の側面を溶接することで、突出部の先端を溶接することができる。
【0010】
つまり、突出部の先端に突き合わせるように溶接トーチを動かさなくとも、鍔部の全周を溶け込み量の大きい傾斜姿勢の溶接トーチで溶接することができる。そのため、センサ用ボスと近接して配置される他の部品に突出部が近づくようにセンサ用ボスを配置することで、溶接トーチと他の部品との干渉を避けつつ、溶接の品質を向上できる。
【0011】
本開示の別の様は、内燃機関の排気ガスが流れるように構成された配管と、配管の外周面に配置された第1センサ用ボスとしての上記センサ用ボスと、配管の外周面又は端部に配置された配管部品と、を備えるセンサ用ボスの取付構造である。鍔部は、突出部が中央部と配管部品との間に配置される向きで配管の外周面に溶接される。
【0012】
このような構成によれば、センサ用ボスの溶接品質を確保しつつ、第1センサ用ボスと配管部品とが近接して配置された排気ガス流路を得ることができる。
【0013】
本開示の一態様は、配管部品として、配管にセンサとは別のセンサを取り付けるための第2センサ用ボスを備えてもよい。このような構成によれば、複数のセンサを排気ガス流路に近接して配置することができる。
【0014】
本開示の一態様では、第2センサ用ボスは、別のセンサを固定するように構成された筒状の本体部を備えてもよい。第2センサ用ボスの本体部の中心軸は、第1センサ用ボスの本体部の中心軸と平行であってもよい。第1センサ用ボスの本体部の軸方向から視て、第1センサ用ボスの突出部の先端以外における外周縁の接線は、第1センサ用ボスの本体部の中心軸と第2センサ用ボスの本体部の中心軸とを結ぶ仮想直線と平行であるか、又は交差してもよい。このような構成によれば、溶接トーチと第2センサ用ボスとの干渉を避けつつ、第1センサ用ボスの溶接の品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1図1Aは、実施形態におけるセンサ用ボスの取付構造の模式的な斜視図であり、図1Bは、図1Aのセンサ用ボスの取付構造の模式的な平面図であり、図1Cは、図1Aのセンサ用ボスの取付構造の模式的な側面図である。
図2図2Aは、実施形態におけるセンサ用ボスの模式的な斜視図であり、図2Bは、図2Aのセンサ用ボスの模式的な平面図であり、図2Cは、図2Aのセンサ用ボスの模式的な側面図であり、図2Dは、図2Aのセンサ用ボスの模式的な正面図であり、図2Eは、図2Aのセンサ用ボスにおける突出部の先端の部分拡大図である。
図3図3Aは、図2DのIIIA-IIIA線での模式的な断面図であり、図3Bは、センサをセンサ用ボスに取り付けた状態を示す模式的な断面図である。
図4図4Aは、図1Aとは異なる実施形態におけるセンサ用ボスの取付構造の模式的な斜視図であり、図4Bは、図4Aのセンサ用ボスの取付構造の模式的な平面図であり、図4Cは、図4Aのセンサ用ボスの取付構造の模式的な側面図である。
図5図5A図5B図5C及び図5Dは、それぞれ、図2Aとは異なる実施形態におけるセンサ用ボスの模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
図1A,1B,1Cに示すセンサ用ボスの取付構造100は、第1センサ用ボス1と、配管2と、第1配管部品3と、第2配管部品4とを備える。
【0017】
<配管>
配管2は、内燃機関の排気ガスが内部を流れるように構成されている。配管2が接続される内燃機関は、特に限定されないが、例としてディーゼル機関が挙げられる。ディーゼル機関としては、自動車、鉄道、船舶、建機等の輸送機器、発電施設などで駆動用又は発電用として用いられるものが挙げられる。
【0018】
<配管部品>
第1配管部品3は、配管2の外周面に配置されている。本実施形態の第1配管部品3は、他の部材を配管2に固定するためのブラケットである。第1配管部品3は、配管2の外周面に例えば溶接によって接合されている。
【0019】
第2配管部品4は、配管2の端部に配置されている。本実施形態の第2配管部品4は、配管2を他の配管等に接続するためのフランジである。第2配管部品4は、配管2の端部に例えば溶接によって接合されている。第2配管部品4は、配管2よりも配管2の径方向外側に突出している。第2配管部品4は、第1配管部品3と共に、後述する第1センサ用ボス1を配管2の軸方向に挟むように配置されている。
【0020】
<センサ用ボス>
第1センサ用ボス1は、配管2によって構成される内燃機関の排気ガス流路にセンサを取り付けるための部材である。
【0021】
第1センサ用ボス1に取り付けられるセンサは、排気ガスの温度、圧力、成分(例えば酸素、NOx、PM)等を測定する。
第1センサ用ボス1は、図2A,2B,2C,2D及び図3Aに示すように、本体部11と、鍔部12とを備える。
【0022】
本体部11は、内部が中空となった円筒状の部位である。本体部11には、図3Bに示すようにセンサSの本体S1が挿入されることで固定される。本体部11は、第1センサ用ボス1が配管2に固定された状態で、配管2の径方向外側に突出する。また、本体部11の中心軸P1は、配管2の径方向と平行である。
【0023】
鍔部12は、本体部11の一方の端部(つまり配管2に近い側の端部)に連結されている。鍔部12は、配管2の外周面に溶接によって接合されている。鍔部12は、本体部11と一体に形成されている。
【0024】
鍔部12は、中央にセンサSの棒状の先端部S2が挿通される開口が形成された板状の部位である。図2C,2Dに示すように、鍔部12は、配管2の外周面に沿って湾曲している。
【0025】
鍔部12は、中央部12Aと、第1突出部12Bと、第2突出部12Cと、第1連結部12Dと、第2連結部12Eとを有する。
【0026】
中央部12Aは、本体部11の中心軸P1と平行な方向から視て(つまり配管2の径方向から視て)本体部11の外周面よりも内側に位置する部位である。中央部12Aは、平面視で円環状の形状を有する。
【0027】
図3Aに示すように、中央部12Aは、本体部11と中心軸P1と平行な方向に重なる第1領域121と、本体部11の内周面よりも内側に位置する第2領域122とを有する。第2領域122では、本体部11の径方向内側に向かって中央部12Aの厚みが小さくなるように、本体部11に近い側の面(つまり上面)がテーパ状に傾斜している。
【0028】
第1突出部12Bは、中央部12Aから本体部11の径方向外側に突出した部位である。本実施形態では、第1突出部12Bの突出方向は、第1センサ用ボス1から第1配管部品3に向かう方向である(図1B参照)。第1突出部12Bは、第1センサ用ボス1において第1配管部品3に最も近接する部位である。第1突出部12Bは、中央部12Aと第1配管部品3との間に配置されている。
【0029】
本体部11の中心軸P1と平行な方向から視た第1突出部12Bの先端123における曲率半径R2(図2E参照)は、本体部11の半径R1(図2C参照)よりも小さい。ここで、本体部11の半径R1は、本体部11の外径の1/2を意味する。
【0030】
なお、第1突出部12Bの先端123は湾曲していなくてもよい。つまり、第1突出部12Bの先端123は直線又は曲線が不連続に接続された点であってもよい。第1突出部12Bの先端123が不連続点である場合は、第1突出部12Bの先端123における曲率半径は、ゼロとする。
【0031】
先端123の湾曲による丸みは、鋳造又は鍛造における製造の制限、及び先端123の欠けを抑制する品質管理によって設けられる。先端123は、湾曲せずに角を形成してもよい。
【0032】
第2突出部12Cは、中央部12Aから本体部11の径方向外側に突出した部位である。本実施形態では、第2突出部12Cの突出方向は、第1センサ用ボス1から第2配管部品4に向かう方向であり、第1突出部12Bの突出方向とは反対の方向である(図1B参照)。第2突出部12Cは、第1センサ用ボス1において第2配管部品4に最も近接する部位である。第2突出部12Cは、中央部12Aと第2配管部品4との間に配置されている。
【0033】
第2突出部12Cは、第1突出部12Bを反転させた(つまり、第1突出部12Bを本体部11の中心軸P1周りに180°回転させた)形状である。そのため、本体部11の軸方向から視た第2突出部12Cの先端における曲率半径は、本体部11の半径R1よりも小さい。
【0034】
第1連結部12D及び第2連結部12Eは、それぞれ、中央部12Aの径方向外側において、第1突出部12Bと第2突出部12Cとを連結している。第1連結部12Dと第2連結部12Eとは、中央部12Aを本体部11の径方向に挟むように配置されている。
【0035】
第1連結部12Dの外縁及び第2連結部12Eの外縁は、それぞれ、本体部11の外周面と平行である。また、第1連結部12Dの曲率半径及び第2連結部12Eの曲率半径は、それぞれ、本体部11の半径よりも大きい。
【0036】
[1-2.作用]
第1センサ用ボス1を配管2に溶接する際に、図1B中の矢印D1及び矢印D2の向きに溶接トーチを第1突出部12Bの側面に当てながら移動させることで、曲率半径が小さくされている第1突出部12Bの先端123の溶接がなされる。
【0037】
そのため、第1突出部12Bと第1配管部品3との間において、図2Dに示される本体部11の中心軸P1(つまり配管2の径方向)に対し傾斜した向きで溶接トーチTを第1突出部12Bの先端123に突き合わせる必要がない。
【0038】
第2突出部12Cにおいても同様に、第2突出部12Cと第2配管部品4との間において、本体部11の中心軸P1に対し傾斜した向きで溶接トーチを第2突出部12Cの先端に突き合わせることなく、第2突出部12Cの先端を溶接することができる。
【0039】
[1-3.効果]
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1a)鍔部12の第1突出部12B及び第2突出部12Cがそれぞれ先端の尖った形状であるため、配管2の外周面の法線(つまり配管2の径方向)に対し傾斜した姿勢の溶接トーチで第1突出部12Bの側面及び第2突出部12Cの側面を溶接することで、第1突出部12Bの先端及び第2突出部12Cの先端を溶接することができる。
【0040】
つまり、第1突出部12Bの先端及び第2突出部12Cの先端に突き合わせるように溶接トーチを動かさなくとも、鍔部12の全周を溶け込み量の大きい傾斜姿勢の溶接トーチで溶接することができる。そのため、第1センサ用ボス1と近接して配置される他の部品(つまり第1配管部品3及び第2配管部品4)に第1突出部12B及び第2突出部12Cが近づくように第1センサ用ボス1を配置することで、溶接トーチと他の部品との干渉を避けつつ、溶接の品質を向上できる。
【0041】
(1b)第1センサ用ボス1の溶接品質を確保しつつ、第1センサ用ボス1と第1配管部品3とが近接して配置されると共に、第1センサ用ボス1と第2配管部品4とが近接して配置された排気ガス流路を得ることができる。
【0042】
(1c)第1突出部12B及び第2突出部12Cの先端から本体部11に向けて鍔部12の周縁が直線状となる。そのため、従来技術のような円形の鍔部に比べて、鍔部12の溶接が容易である。
【0043】
[2.第2実施形態]
[2-1.構成]
図4A,4B,4Cに示すセンサ用ボスの取付構造200は、第1センサ用ボス1と、配管2と、第2配管部品4と、第2センサ用ボス5とを備える。
【0044】
第1センサ用ボス1、配管2及び第2配管部品4は、それぞれ、図1Aのセンサ用ボスの取付構造100における第1センサ用ボス1、配管2及び第2配管部品4と同じものであるため、説明を省略する。
【0045】
<第2センサ用ボス>
第2センサ用ボス5は、配管2の外周面に配置された配管部品である。第2センサ用ボス5は、第1センサ用ボス1に取り付けられるセンサとは別のセンサを取り付けるための部材である。
【0046】
本実施形態の第2センサ用ボス5は、第1センサ用ボス1と同じものである。第2センサ用ボス5は、第1センサ用ボス1に対し、配管2の軸方向に隣接して配置されている。また、第2センサ用ボス5は、第1センサ用ボス1を挟んで、第2配管部品4とは反対側に配置されている。
【0047】
図4Bに示すように、第2センサ用ボス5は、本体部51と、鍔部52とを備える。鍔部52は、中央部52Aと、第1突出部52Bと、第2突出部52Cと、第1連結部52Dと、第2連結部52Eとを有する。
【0048】
第2センサ用ボス5の各部の形状及び機能は、第1センサ用ボス1の各部の形状及び機能と同じである。第2センサ用ボス5の本体部51の中心軸P2は、第1センサ用ボス1の本体部11の中心軸P1と平行である。
【0049】
第1センサ用ボス1の本体部11の軸方向から視て(つまり配管2の径方向から視て)、第1センサ用ボス1の第1突出部12Bの先端以外における外周縁の接線L2,L3は、第1センサ用ボス1の本体部11の中心軸P1と第2センサ用ボス5の本体部51の中心軸P2とを結ぶ仮想直線L1と交差する。接線L2,L3は、仮想直線L1と平行であってもよい。
【0050】
[2-2.効果]
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(2a)第1センサ用ボス1の第1突出部12Bの溶接時に、溶接トーチと第2センサ用ボス5との干渉を避けつつ、第1センサ用ボス1の溶接の品質を向上できる。また、第2センサ用ボス5の第2突出部52C溶接時に、溶接トーチと第1センサ用ボス1との干渉を避けつつ、第2センサ用ボス5の溶接の品質を向上できる。
【0051】
(2b)第1センサ用ボス1及び第2センサ用ボス5によって、複数のセンサを排気ガス流路に近接して配置することができる。
【0052】
[3.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【0053】
(3a)上記実施形態のセンサ用ボスにおいて、鍔部の形状は一例である。例えば、図5A及び図5Bに示すように、鍔部12は1つの突出部12Fを有してもよい。また、図5Aに示すように、突出部12Fの外縁は、一部が本体部11の径方向内側に凹んでもよい。さらに、図5Bに示すように、突出部12Fの外縁は、一部が直線であってもよい。また、図5C及び図5Dに示すように、鍔部12は、3つ以上の突出部12F,12G,12Hを有してもよい。
【0054】
(3b)上記実施形態のセンサ用ボスの取付構造において、第2センサ用ボスは、必ずしも第1センサ用ボスと同じものでなくてもよい。第2センサ用ボスは、第1センサ用ボスと異なる形状を有してもよい。また、第2センサ用ボスは、必ずしも先端の曲率半径が本体部の半径よりも小さい突出部を有しなくてもよい。
【0055】
(3c)上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【符号の説明】
【0056】
1…第1センサ用ボス、2…配管、3…第1配管部品、4…第2配管部品、
5…第2センサ用ボス、11…本体部、12…鍔部、12A…中央部、
12B…第1突出部、12C…第2突出部、12D…第1連結部、
12E…第2連結部、12F,12G,12H…突出部、51…本体部、52…鍔部、
52A…中央部、52B…第1突出部、52C…第2突出部、52D…第1連結部、
52E…第2連結部、100…センサ用ボスの取付構造、121…第1領域、
122…第2領域、123…先端、200…センサ用ボスの取付構造。
図1
図2
図3
図4
図5