JP2001343355A - ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
提供すること。 【解決手段】 ハウジング10内に挿入配置される第1
絶縁碍子11と,該第1絶縁碍子11の基端部端面11
0に直接当接して配置された第2絶縁碍子12とよりな
ると共に,上記第1絶縁碍子11は上記ハウジング内側
面101に突出形成された碍子受け面100に対し環状
パッキン102を介して配置されており,上記第1絶縁
碍子11と上記第2絶縁碍子12との当接部13は上記
環状パッキン102の外形を第1絶縁碍子11の基端部
端面110に対し投影した投影範囲W内に実質的に位置
している。
Description
るガスセンサに関する。
サとして,筒状ハウジングとこれに挿通配置されると共
に内部にセンサ素子を挿入配置可能に構成した第1絶縁
碍子と,該第1絶縁碍子の基端部端面に当接して配置さ
れた第2絶縁碍子とよりなるものが知られている。上記
第1絶縁碍子はハウジング内側面に突出形成された碍子
受け面に対し環状パッキンを介して配置される。上記第
2絶縁碍子は第1絶縁碍子の基端部端面に直接当接して
配置される。
絶縁性セラミック材料より構成される。セラミックは圧
縮には強いが引張には非常に弱い。また,セラミックは
焼成の際に熱膨張や収縮が生じることから,表面に波状
のうねりが発生する。このため,第1,第2の絶縁碍子
の当接部が第1絶縁碍子の受け面である環状パッキンと
水平方向のずれを発生させる。従って,第1絶縁碍子に
曲げ応力(引張応力)が発生し,これが原因となって第
1絶縁碍子破損が生じることがあった。
242013号等では第1と第2の絶縁碍子との間に緩
衝材を設けることが提案されている。しかしながら,緩
衝材という別部材を設けることは組み立て工数の増大
や,材料費の増大につながるため,好ましい解決策では
ない。
されたもので,第1絶縁碍子の破損が生じ難いガスセン
サを提供しようとするものである。
ウジングと該ハウジング内に挿入配置されると共に内部
にセンサ素子を挿入配置可能に構成された第1絶縁碍子
と,該第1絶縁碍子の基端部端面に直接当接して配置さ
れた第2絶縁碍子とよりなると共に,上記第1絶縁碍子
は上記ハウジング内側面に突出形成された碍子受け面に
対し環状パッキンを介して配置されており,上記第1絶
縁碍子と上記第2絶縁碍子との当接部は,上記環状パッ
キンの外形を第1絶縁碍子の基端部端面に対し投影した
投影範囲内に,実質的に位置していることを特徴とする
ガスセンサにある。
明のガスセンサにおける投影範囲は次のように定まる。
図2に示すごとく,環状パッキンの外形で最も径大な部
分A,最も径細な部分Bを,ぞれぞれガスセンサの中心
軸方向Gと平行な方向に延長し,第1絶縁碍子の基端部
端面近傍のこれら二つの直線間が投影範囲Wとなる。
径との間に形成される,いわばパッキン領域の意味であ
る。そして,上記投影範囲Wの内部に第1絶縁碍子の基
端部端面と第2絶縁碍子の先端部端面とが直接当接して
形成された当接部が存在する。また,ここに重要なこと
は,該当接部は,実質的に上記投影範囲W内に位置して
いることである。ここに実質的とは,上記投影範囲Wの
幅,つまり環状パッキンの内径と外径との間の幅をYと
すると,上記当接部が上記の幅Yの中心点の左右に1.
0Yづつの許容範囲内にあることをいう(図2参照)。
状は,点状,線状,環状,面状等となることがある。実
施形態例に記載した例は当接部が環状となった例であ
る。また,複数の当接部が形成されることもある。
絶縁碍子の受け面である環状パッキンと力点である第1
絶縁碍子と第2絶縁碍子の当接部の水平面のずれを防止
することができ,従って,第1絶縁碍子に加わる曲げ応
力(引張応力)を極小とすることが可能となる。そのた
め,セラミック製の第1絶縁碍子には曲げ応力(引張応
力)がかかり難くなる。よって,曲げ応力(引張応力)
に弱い第1絶縁碍子の破損が生じ難くなり,例えばガス
センサ組付けの際に第1絶縁碍子を破損させることが生
じ難く,ガスセンサ製造歩留まりを高めることができ
る。
わっても,第1絶縁碍子の破損が生じ難いため,衝撃の
加わり易い環境条件での使用に耐える耐久性に優れたガ
スセンサを得ることができる。更に,第1と第2の絶縁
碍子が直接当接し,緩衝材等を使用していないため,組
立工数も増えず,材料費もかからないため好ましい。以
上,本発明によれば,第1絶縁碍子の破損が生じ難いガ
スセンサを提供することができる。
く,第1絶縁碍子の段部とハウジングの碍子受け面との
間,或いは図8に示すごとく,第1絶縁碍子の底部外縁
とハウジングの碍子受け面との間に配置することができ
る。また,本発明は,内燃機関の排気系に設置して内燃
機関の燃焼制御に利用される酸素センサ,空燃比センサ
の他,NOxセンサ等の多くのセンサに対し適用するこ
とができる。
記第1絶縁碍子の基端部端面,上記第2絶縁碍子先端部
端面の少なくとも一方を凸状に構成することが好まし
い。これにより,第1絶縁碍子と第2絶縁碍子との当接
部を特定の位置に設けることができるため,当接部を確
実に投影範囲内に納めることができる。
ウジングと該ハウジング内に挿入配置されると共に内部
にセンサ素子を挿入配置可能に構成された第1絶縁碍子
と,該第1絶縁碍子の基端部端面に直接当接して配置さ
れた第2絶縁碍子とよりなると共に,上記第1絶縁碍子
は上記ハウジング内側面に突出形成された碍子受け面に
対し環状パッキンを介して配置されており,また上記第
1絶縁碍子と上記第2絶縁碍子とは2箇所の当接部にお
いて当接し,両当接部の中央位置は上記環状パッキンの
外形を第1絶縁碍子の基端部端面に対し投影した投影範
囲内に,実質的に位置していることを特徴とするガスセ
ンサにある。
絶縁碍子の受け面である環状パッキンと力点である第1
絶縁碍子と第2絶縁碍子の当接部の水平面のずれを防止
することができ,従って,第1絶縁碍子に加わる曲げ応
力(引張応力)を極小とすることが可能となる。そのた
め,セラミック製の第1絶縁碍子には曲げ応力(引張応
力)がかかり難くなる。よって,曲げ応力(引張応力)
に弱い第1絶縁碍子の破損が生じ難くなる。その他は,
請求項1と同様である。以上,本発明によれば,第1絶
縁碍子の破損が生じ難いガスセンサを提供することがで
きる。
としては,例えば実施形態例2の図5,図6に示すごと
く,環状の当接部間の中央位置C等が挙げられる。
図4を用いて説明する。本例にかかるガスセンサ1は,
図1,図2に示すごとく,筒状のハウジング10と該ハ
ウジング10内に挿入配置されると共に内部にセンサ素
子15を挿入配置可能に構成されたセラミック製の第1
絶縁碍子11と,該第1絶縁碍子11の基端部端面11
0に直接当接して配置されたセラミック製の第2絶縁碍
子12とよりなると共に,上記第1絶縁碍子11は上記
ハウジング10の内側面101に突出形成された碍子受
け面100に対し環状パッキン102を介して配置され
ている。そして,上記第1絶縁碍子11と上記第2絶縁
碍子12との当接部13は,上記環状パッキン102の
外形を第1絶縁碍子11の基端部端面110に対し投影
した投影範囲内Wに,実質的に位置している。
は,図1,図2に示すごとく,筒状のハウジング10を
有し,該ハウジング10の基端部側に大気側カバー17
1が,先端側に被測定ガス側カバー161,162が設
けてある。
ンサ1の中心軸方向Gに向って突出形成されたテーパー
面状の碍子受け面100が設けてある。この碍子受け面
100に対し薄板よりなる金属製の環状パッキン102
が配置され,この上に第1絶縁碍子11の外側面に設け
た段部117が配置される。第1絶縁碍子11の内部に
は積層型のセンサ素子15が挿通されている。また,セ
ンサ素子15と第1絶縁碍子11の内側面との間はガラ
ス材料150で封止されている。
端部側が径大部115,先端側が径細部116となるよ
う構成され,碍子受け面100に対して,径大部115
と径細部116との境界となる段部117が当接され
る。また,第2絶縁碍子12は第1絶縁碍子11の基端
側端面110と大気側カバー171の肩部170との間
に配設される。なお,第2絶縁碍子12は肩部170と
は直接当接せず,両者間には皿バネ125が配置され,
該皿バネ125の押圧力により基端側端面110に押圧
固定される。
部119が設けてあり,平面状の第2絶縁碍子12の先
端部端面120に対し環状の当接部13を形成しつつ当
接される。ここに,環状パッキン102の投影範囲W
は,図2に示すごとく,環状パッキン102の外形で最
も径大な部分A,最も径細な部分Bを,ぞれぞれガスセ
ンサ1の中心軸方向Gと平行な方向に延長し,第1絶縁
碍子11の基端部端面110近傍のこれら二つの直線間
が投影範囲Wとなる。この投影範囲Wの内部に上記環状
の当接部13が存在する。この状態を図3に示した。
うに本例のガスセンサ1は,当接範囲Wの内部に第1と
第2絶縁碍子11,12の当接部13が存在する。
絶縁碍子11の受け面である環状パッキン102と力点
である第1絶縁碍子11と第2絶縁碍子12の当接部1
3の水平面のずれを防止することができる。
力(引張応力)を極小とすることが可能となる。そのた
め,セラミック製の第1絶縁碍子11には曲げ応力(引
張応力)がかかり難くなる。よって,曲げ応力(引張応
力)に弱い第1絶縁碍子の破損が生じ難くなり,例えば
ガスセンサ組付けの際に第1絶縁碍子を破損させること
が生じ難く,ガスセンサ製造歩留まりを高めることがで
きる。
加わっても,第1絶縁碍子11の破損が生じ難いため,
衝撃の加わり易い環境条件での使用に耐える耐久性に優
れたガスセンサ1を得ることができる。以上,本例によ
れば,第1絶縁碍子の破損が生じ難いガスセンサを提供
することができる。
11の基端側端面110に凸部119を設けた構成であ
るが,図4に示すごとく,反対に第1絶縁碍子11の基
端側端面110を平面状に構成し,第2絶縁碍子12の
先端側端面120に凸部129を設けた構成とすること
もできる。この場合も本例と同様の効果を得ることがで
きる。
影範囲W内に実質的に位置していることの意味を示し
た。即ち,図2の上方に示すごとく,上記投影範囲Wの
幅,つまり環状パッキン102の内径と外径との間の幅
をYとすると,上記当接部13の位置は上記幅Yの中心
点Y0の左右に,1.0Yづつ許容範囲を有する。換言
すれば,この許容範囲内に,上記当接部13が位置して
いることを,当接部13が環状パッキンの上記投影範囲
W内に実質的に位置していることを意味する。
第2絶縁碍子12との間に2箇所の当接部131,13
2があり,この当接部131,132の中央位置Cが投
影範囲W内にあるガスセンサ1について説明する。図5
に示すごとく,第2絶縁碍子12の先端部端面120は
平面状である。これと当接する第1絶縁碍子11の基端
部端面110には二つの環状の凸部119が設けてあ
る。第1,第2絶縁碍子11,12は上記凸部119の
位置において当接し,両者の接触する部分は図6に示す
ごとく環状の接触部131,132となる。図6に示す
ごとく,両接触部131,132の中央位置Cは接触部
131,132と同様に環状となる。
幅は受け面100の幅よりも狭い。この環状パッキン1
02の投影範囲Wは,図5に示すごとく,最も径大な部
分A,最も径細な部分Bを,中心軸方向Gと平行な方向
に延長し,第1絶縁碍子11の基端部端面110近傍の
これら二つの直線間に形成される。図6に示すごとく,
この投影範囲Wの外部に上記環状の当接部131,13
2が存在するが,中心位置Cは内部にある。その他は実
施形態例1と同様である。
囲Wの外部に第1と第2絶縁碍子11,12の当接部1
31,132が存在し,その中央位置Cは内部にある。
このような要件が満たされることで,第1絶縁碍子11
の受け面である環状パッキン102と力点である第1絶
縁碍子11と第2絶縁碍子12の当接部13の水平面の
ずれを防止することができる。
力(引張応力)を極小とすることが可能となる。そのた
め,セラミック製の第1絶縁碍子11には曲げ応力(引
張応力)がかかり難くなる。よって,曲げ応力(引張応
力)に弱い第1絶縁碍子の破損が生じ難くなる。以上,
本例によれば,実施形態例1と同様に,第1絶縁碍子の
破損が生じ難いガスセンサを提供することができる。
ン102の投影範囲Wと当接部13との具体的な位置関
係などを示す具体例である。本例において,上記環状パ
ッキン102は内径R1が12mm,外径R2が14.
5mmを有し,また環状に形成される上記当接部13の
直径は13mmであり,環状パッキン102の投影範囲
Wの範囲内に当接部13が位置している。
0には,当接部13を形成することになる環状の凸部1
19を有する。該凸部119の外側には傾斜角αが10
度の外斜面21が環状に形成されている。一方,上記凸
部119の内側には傾斜角βが1度の略水平状の平面2
2が環状に形成されている。外斜面21の先端と上記凸
部119の頂点との間の高さH1は0.13mmであ
る。
に位置させれば良い。そして,本例における環状パッキ
ン102の幅Yは1.25mmである。そのため,上記
当接部13は上記の幅Yの中心点から,左右に1.0Y
(=1.25mm)の範囲内に設ければ良いことにな
る。図7(A)には,当接部13が上記中心点から内径
方向へ1.0Yズレても良いことを示す範囲を黒太線S
で示した。その他は,実施形態例1と同様であり,実施
形態例1と同様の効果を得ることができる。
1絶縁碍子11の径細部116の底部外縁216とハウ
ジング10の碍子受け面210との間に配設した例を示
す。その他は実施形態例1と同様であり,実施形態例1
と同様の効果を得ることができる。
第2絶縁碍子の当接の状態を示す説明図。
び環状パッキン配置部分周辺の説明図。
の関係を示す説明図。
けてあるガスセンサの要部説明図。
部が設けてあるガスセンサの要部説明図。
の関係を示す説明図。
接部及び環状パッキン配置部分周辺の説明図,(B)当
接部の拡大説明図。
び環状パッキン配置部分周辺の説明図。
Claims (3)
- 【請求項1】 筒状のハウジングと該ハウジング内に挿
入配置されると共に内部にセンサ素子を挿入配置可能に
構成された第1絶縁碍子と,該第1絶縁碍子の基端部端
面に直接当接して配置された第2絶縁碍子とよりなると
共に,上記第1絶縁碍子は上記ハウジング内側面に突出
形成された碍子受け面に対し環状パッキンを介して配置
されており,上記第1絶縁碍子と上記第2絶縁碍子との
当接部は,上記環状パッキンの外形を第1絶縁碍子の基
端部端面に対し投影した投影範囲内に,実質的に位置し
ていることを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項2】 請求項1において,上記第1絶縁碍子の
基端部端面,上記第2絶縁碍子先端部端面の少なくとも
一方を凸状に構成することを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項3】 筒状のハウジングと該ハウジング内に挿
入配置されると共に内部にセンサ素子を挿入配置可能に
構成された第1絶縁碍子と,該第1絶縁碍子の基端部端
面に直接当接して配置された第2絶縁碍子とよりなると
共に,上記第1絶縁碍子は上記ハウジング内側面に突出
形成された碍子受け面に対し環状パッキンを介して配置
されており,また上記第1絶縁碍子と上記第2絶縁碍子
とは2箇所の当接部において当接し,両当接部の中央位
置は上記環状パッキンの外形を第1絶縁碍子の基端部端
面に対し投影した投影範囲内に,実質的に位置している
ことを特徴とするガスセンサ。
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