JP2855096B2 - 自動車の排気センサ - Google Patents

自動車の排気センサ

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JP2855096B2 JP7249773A JP24977395A JP2855096B2 JP 2855096 B2 JP2855096 B2 JP 2855096B2 JP 7249773 A JP7249773 A JP 7249773A JP 24977395 A JP24977395 A JP 24977395A JP 2855096 B2 JP2855096 B2 JP 2855096B2
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ヴェンカテシュ・ラジャゴパラン
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ジョン・ジュニアー・スターバ
ウィリアム・ジョン・ポーラス
ナンシー・ジーン・ポーラス
キャスリン・メアリー・マッコーリー
クォ−シュヨン・デイヴィッド・チェン
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は平坦なプレート型式
のセンサに関し、特に、ユニークなパッケージ構造を有
する平坦なプレート型式の自動車用排気センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来の平坦なプレート型式の自動
車用排気センサを示す。この排気センサは平坦なプレー
ト型式の加熱感知素子１３８を有し、この素子は、管状
ハウジング１１６内で、第１のセメント化合物１４０、
ガラスシール１４２及び第２のセメント化合物１４４に
より適所に保持される。これらの化合物及びガラスシー
ルは平坦なプレート型式の感知素子からセンサの管状壁
１１６まで半径方向に延びている。平坦なプレート型式
の感知素子は空気チャンネルを備え、センサの上方部分
に設けた空気源に連通するようにセンサ内に位置してい
る。ガラスシールは、排気ガスがセンサの下端から管状
ハウジングを通ってセンサの上方部分へ流入するのを阻
止し、感知素子の空気チャンネル内の空気の汚染を防止
する。ガラスシールが望ましい理由は、炉内でガラスフ
リットを着火することによりガラスシールを容易に形成
できるからである。このようなセンサは、エンジンの排
気ガス中の成分（例えば、酸素）を監視し、空燃比を含
むエンジンの作動条件を調整するために使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ガラスシー
ル、平坦なプレート型式の感知素子及び管状シェルは異
なる熱膨張係数を有する。センサがエンジンの燃焼排気
ガスによる高温に晒されたとき、ガラスシール、平坦な
プレート型式の感知素子及び管状シェルは異なる割合で
膨張し収縮する。このため、ガラスシールと管状シェル
との間に漏洩経路が生じ、排気ガスにより空気を汚染す
ることになる。
【０００４】本発明は従来のセンサの上述の欠点を克服
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は平坦なプレート
型式の排気センサに関し、このセンサは第１セラミック
絶縁体により担持された平坦なプレート型式の感知素子
を備え、第１セラミック絶縁体は、その上端において外
縁のまわりに、上方に突出する環状リングを有する。こ
の環状リングはガラスシールを収容するくぼみを画成す
る。従って、ガラスシールは平坦なプレート型式の感知
素子からセラミック絶縁体の環状リングまで（半径方向
に）延びる。センサは下方管状シェルの内部で延びる脚
部を備えた上方管状シェルを有する。この脚部は第２セ
ラミック絶縁体の（外方に延び）傾斜した環状肩部に適
合するように屈曲した足部を具備する。第２セラミック
絶縁体はガラスシール上に配置される。中間のガスケッ
ト（シール）は足部と第２セラミック絶縁体の外方に延
び傾斜した環状肩部との間に設けた活性金属のろう付け
ガスケットにより構成される。外側のシールは下方管状
シェルの上端を上方管状シェルに結合するろう付けリン
グにより構成される。本発明はガラスシールに関連する
問題点を解決する丈夫な平坦プレート型式のセンサを提
供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】図２は本発明の好ましい実施の形
態に係る排気センサの感知素子１０を示し、この感知素
子は重なった関係で位置する次の諸要素を有する。すな
わち、感知素子は、誘電性のヒーター保護テープ１２
と、印刷回路ヒーター１４と、空気チャンネル２０を備
えたアルミナ基体１８と、誘電部分２６及び電解質本体
部分２８を有する一体鋳造の複合テープ２４の一面に印
刷した内側電極２２と、一体鋳造した複合テープの反対
面に印刷された外側電極３０及びセンサパッド１５と、
濃密なアルミナ部分及び複合テープ３２の電解質本体部
分２８に重なる多孔性のアルミナ部分３６を有する外側
保護テープ３２とを具備する。テープ２４は穴１６を備
え、この穴を介して、パッド１５と内側電極２２とが接
触する。一体鋳造の複合テープ２４の第１部分即ち誘電
部分２６はアルミナの如き誘電材料で構成され、第２部
分即ち電解質本体部分２８はジルコニアの如き多孔性電
解質材料で構成され、感知素子の一端近傍に位置する。
一体鋳造の複合テープはスラリー鋳造加工、圧延圧縮加
工、カレンダー加工等の如き種々の方法で製造すること
ができる。このような方法は、例えば、１９９４年２月
１５日付で出願された米国特許出願第０８／１９６８６
３号明細書に記載されている。感知素子の種々の層は一
緒に着火処理され、単一の平坦なプレート型式の感知素
子を形成する。
【０００７】本発明に係るセンサは図２示すような上述
の平坦なプレート型式の感知素子１０を有する。図３に
示すように、平坦なプレート型式の感知素子１０は上方
管状シェル４０と、下方管状シェル４２と、この下方管
状シェルを取り巻くネジ付き取り付け部４４とを備えた
センサハウジング内に担持される。第１の（下方の）セ
ラミック絶縁体４６は下方管状シェル４２内に担持され
ていて、平坦なプレート型式の素子１０を受け入れるた
めの貫通穴４８を有する。第１セラミック絶縁体はガラ
スプリホーム５０により適所に保持される。平坦なプレ
ート型式の感知素子は第１セラミック絶縁体を貫通し、
その両端から外方へ延びる。絶縁体の上端はこの絶縁体
の外縁において上方に突出する環状リング５２と、平坦
な肩部５４とを備え、これらのリング及び肩部が共働し
てディスク状くぼみを形成する。このくぼみ内にガラス
シール５６を設ける。このガラスシールは平坦なプレー
ト型式の感知素子１０から第１セラミック絶縁体の上方
に突出した環状リング５２まで半径方向に延びる。適当
なガラスシールはフェロ社(Ferro Corp.) から入手でき
るガラスフリット材料から作る。好ましくは、ガラスシ
ール５６は約０．０１ないし約０．０３インチ（約０．
２５ｍｍないし約０．７６ｍｍ）の厚さを有する。
【０００８】第２の（上方の）セラミック絶縁体５８は
ガラスシール上に位置し、平坦なプレート型式の感知素
子を受け入れるための穴を有する。第２セラミック絶縁
体は第１セラミック絶縁体に形成したくぼみの幅に等し
いかそれより小さな幅の下方部分６０を有する。従っ
て、第２セラミック絶縁体の下端と下方管状シェル４２
との間にギャップ６２が形成される。第２セラミック絶
縁体は外方に延び傾斜した環状肩部６４を備えた上方部
分を有する。
【０００９】上方管状シェルの下端は下方管状シェル４
２の内壁の内部へ延びるように屈曲した脚部６６を有す
る。この脚部は第２セラミック絶縁体の外方に延び傾斜
した環状肩部６４に対して平行となるように屈曲した足
部（フット）６８を有する。足部６８及び第２セラミッ
ク絶縁体は活性金属のろう付けガスケット７０により固
定位置で一緒に保持される。このろう付けガスケットは
銀、銅及びチタンを含む活性金属ろう付け材料で構成さ
れ、好ましくは、銀、銅及びチタンの重量百分率はそれ
ぞれ５９％、４０％及び１％である。適当な活性金属ろ
う付け材料はルーカス・ミルハプト社(Lucas Milhaupt
Inc.) から入手できるＢＲ５５９（登録商標名）であ
る。
【００１０】ろう付けリング７２が下方管状シェル４２
の上端に形成され、この下方管状シェルと上方管状シェ
ル４０とを結合する。ろう付けリング７２は銀及び銅の
如きフィラー材料から作ることができる。好ましくは、
ろう付けリングの材料は上記ＢＲ５５９である。
【００１１】センサは平坦なプレート型式の感知素子１
０に接続した電気コネクタ８０と、外部の電源から電気
を供給する第２の組の電気コネクタ８１及びワイヤ（電
線）８２とを有する。電気コネクタ８０はアダプタ８３
により適所に保持され、コネクタ８１はアダプタ８５に
より保持される。アダプタ８３、８５はステアタイト
（凍石）とすることができる。感知素子の上方部分はガ
ラスシール８４でキャップする。ワイヤ８２は、Ｏ−リ
ング９０により上方シェル４０内に摩擦固定されたコネ
クタ８８によって保持されたテフロン（登録商標名；正
式名はポリテトラフルオルエチレン）シール８６を貫通
して延びる。
【００１２】図１と図３との比較から明らかなように、
本発明は従来のような単一のシール機構を使用しない。
代わりに、本発明は内側、中間及び外側のシールを使用
する。内側シールは下方の（第１）セラミック絶縁体４
６の環状くぼみ内に保持されたガラスシール５６により
構成される。中間シールは上方管状シェルの足部６８を
第２セラミック絶縁体の肩部６４に接続する活性金属の
ろう付けガスケット７０により構成される。外側シール
は上方管状シェルを下方管状シェルに結合するろう付け
リング７２により構成される。これら３つの別個のシー
ルを使用することにより、従来の単一ガラスシールに関
連する欠点を克服できる。本発明においては、ガラスシ
ールは平坦なプレート型式の感知素子から管状シェルま
で全体にわたって延びているわけではない。つまり、内
側ガラスシールはプレート型式の感知素子及び第１セラ
ミック絶縁体に接触するように位置している。このセラ
ミック絶縁体は（金属製の管状シェルに比べ）ガラスシ
ールの熱膨張係数に一層近い熱膨張係数を有する。外側
の金属対金属のろう付けシールのまわりで漏洩が生じた
としても、中間のろう付けガスケットが存在するため、
排気ガスは空気チャンネルへ到達できない。従って、本
発明は従来のガラスシール式のセンサ装置に関連する欠
点を克服できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の平坦なプレート型式の酸素センサの断面
図である。
【図２】本発明のセンサのための平坦なプレート型式の
感知素子の分解部品斜視図である。
【図３】本発明に係る平坦なプレート型式のセンサの断
面図である。
【符号の説明】
１０ 平坦なプレート型式の感知素子 ４０ 上方管状シェル ４２ 下方管状シェル ４６ 第１セラミック絶縁体 ４８ 穴 ５２ 環状リング ５６ ガラスシール ５８ 第２セラミック絶縁体 ６４ 環状肩部 ６６ 脚部 ６８ 足部 ７０ ろう付けガスケット
フロントページの続き (72)発明者 ヴェンカテシュ・ラジャゴパラン アメリカ合衆国ミシガン州48507，フリ ント，ウエスト・メイプル・アベニュー 1344 (72)発明者 カート・ウィンスロー・ライト アメリカ合衆国ミシガン州48430−0493, フェントン，ウエスト・エレン・ストリ ート 305，ピー・オー・ボックス 493 (72)発明者 ジョン・ジュニアー・スターバ アメリカ合衆国ミシガン州48420，クリ オ，プラザ・ドライブ 11568 (72)発明者 ウィリアム・ジョン・ポーラス アメリカ合衆国ミシガン州48439，グラ ンド・ブランク，ウィルクシャー・コー ト 715 (72)発明者 ナンシー・ジーン・ポーラス アメリカ合衆国ミシガン州48439，グラ ンド・ブランク，ウィルクシャー・コー ト 715 (72)発明者 キャスリン・メアリー・マッコーリー アメリカ合衆国ミシガン州48429，デュ ランド，イースト・ジェネシー・ストリ ート 610 (72)発明者 クォ−シュヨン・デイヴィッド・チェン アメリカ合衆国ミシガン州48306，ロチ ェスター・ヒルズ，イースト・フェアヴ ュー・コート 1070 (56)参考文献 実開 昭58−8151（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−41761（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 27/409 G01N 27/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車の排気センサにおいて、 上方管状シェル（４０）及び下方管状シェル（４２）
    と； 上記下方管状シェルに担持され、平坦なプレート型式の
    感知素子の一部を受け入れるための穴（４８）を備え、
    当該下方管状シェル（４２）の壁に隣接して上方に延び
    くぼみを画定する環状リング（５２）を具備した上端を
    有する第１のセラミック絶縁体（４６）と； 上記第１セラミック絶縁体に受け入れられ、上記環状リ
    ングの上方へ延びる平坦なプレート型式の感知素子と； 上記くぼみ内に配置され、上記平坦なプレート素子から
    上記環状リング（５２）へ延びるガラスシール（５６）
    と； 上記ガラスシール（５６）上に位置し、上記下方管状シ
    ェルの内径より小さな幅を有する下端を具備した第２の
    セラミック絶縁体（５８）を備え； 第２セラミック絶縁体がその下端の上方に形成された外
    方へ延びる傾斜した環状肩部（６４）と、上記平坦なプ
    レート型式の感知素子の一部を受け入れるための穴を備
    え； 上記上方管状シェルが上記下方管状シェルの内部で延び
    る脚部（６６）を有し、この脚部が上記第２セラミック
    絶縁体の上記環状肩部（６４）に適合するように屈曲し
    た足部（６８）を有し； 上記足部と上記第２セラミック絶縁体の環状肩部との間
    に、活性金属のろう付けガスケット（７０）を設けた； ことを特徴とする排気センサ。
  2. 【請求項２】 上記活性金属のろう付けガスケットが
    銀、銅及びチタンを含む材料で形成されていることを特
    徴とする請求項１の排気センサ。
  3. 【請求項３】 上記銀、銅及びチタンの重量百分率をそ
    れぞれ、５９％、４０％及び１％としたことを特徴とす
    る請求項２の排気センサ。
JP7249773A 1994-09-27 1995-09-27 自動車の排気センサ Expired - Lifetime JP2855096B2 (ja)

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US313689 1989-02-21
US08/313,689 US5467636A (en) 1994-09-27 1994-09-27 Flat plate sensor with a robust package design

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JPH08114572A JPH08114572A (ja) 1996-05-07
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EP (1) EP0706046A1 (ja)
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