JP4241919B2 - 内燃機関用センサ - Google Patents

Description

本発明は、酸素センサ、全領域空燃比センサ、ＮＯｘセンサ等のガスセンサや、温度センサなど、高温環境下において使用される各種の内燃機関用センサに関する。

従来より、酸素センサ、全領域空燃比センサ、ＮＯｘセンサ等のガスセンサや、温度センサなど、高温環境下において使用される各種の内燃機関用センサについて、様々なものが提案されている。このような内燃機関用センサのうち酸素センサとしては、例えば、排気管に取付けられて、排気ガス中の酸素濃度を検出するものが挙げられる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００１−１４７２１３号公報 特開平９−１７８６９４号公報

特許文献１の酸素センサは、検出素子と外部装置とを接続するためのリード線を有しており、このリード線は、ケーシング部材の内部から、ケーシング部材の後端に位置する後端開口部を通じて、ケーシング部材の外部に導出されている。さらに、このケーシング部材の後端開口部を通じて、センサ内部に水などが侵入しないように、自身の内部にリード線を挿通させつつ後端開口部を閉塞するゴム製のシール部材（弾性絶縁部材）が設けられている。しかしながら、この酸素センサは、その先端部が極めて高温（９００℃以上）の排気ガスにさらされるため、この排気熱が、金属製のケーシング部材を通じてシール部材（弾性絶縁部材）に伝わり、シール部材（弾性絶縁部材）を耐熱性の高いフッ素ゴム等で形成したとしても、シール部材（弾性絶縁部材）が熱劣化してしまう虞があった。これにより、酸素センサの内部への浸水を防止できなくなる虞があった。

これに対し、特許文献２の酸素センサでは、ゴム製のシール部材（ゴムブッシュ）とケーシング部材の後端部との間に、ゴム製のシール部材（ゴムブッシュ）を取り囲むように、ＰＴＦＥ製のチューブを配置させている。このＰＴＦＥ製のチューブは、フッ素ゴムよりも耐熱性に優れているため、金属製のケーシング部材を通じて伝わる排気熱によって早期に熱劣化してしまう虞がない。さらに、ゴム製のシール部材（ゴムブッシュ）は、ＰＴＦＥ製のチューブを介して金属製のケーシング部材と接触するため、排気熱による熱劣化が抑制され、長期間にわたってセンサ内部への浸水を防止することができる。

ところで、近年、内燃機関に用いられるセンサでは、取付けスペース等の関係で、小型化（短小化）の要請が高まっている。しかしながら、センサを短小とすれば、その分、ケーシング部材の後端開口部を閉塞するゴム製のシール部材（弾性シール部材）が熱源に接近するため、より一層、弾性シール部材が熱劣化してしまう虞がある。このように、近年、内燃機関用センサは、弾性シール部材がより一層高温となる条件で使用される傾向にある。
これに対し、特許文献２の酸素センサのように、ＰＴＦＥ製のチューブを設ける手法では、ＰＴＦＥ製のチューブの耐熱温度が３００℃程度であるため、このＰＴＦＥ製のチューブが熱劣化してしまい、センサ内への浸水を防止できなくなる虞があった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、弾性シール部材の熱劣化を抑制すると共に、ケーシング部材の後端開口部を通じたセンサ内部への浸水を長期間にわたって防止できる内燃機関用センサを提供することを目的とする。

その解決手段は、軸線方向に延び、自身の先端側が被測定ガスに晒される検出素子と、金属からなり、上記ガス検出素子を包囲する筒状のケーシング部材と、上記検出素子と電気的に接続するリード線を自身の内部に挿通させた状態で、上記ケーシング部材の後端に位置する後端開口部を閉塞する弾性シール部材と、を備える内燃機関用センサであって、上記弾性シール部材のうち少なくとも上記軸線方向の先端側に位置する先端側部が、上記ケーシング部材に接触することなく、上記ケーシング部材と上記弾性シール部材のうち少なくとも上記先端側部との間には、断熱性部材が配置されてなる内燃機関用センサである。

従来より、先端側が高温の被測定ガス（熱源）に晒される内燃機関用センサでは、その熱が、特に金属製のケーシング部材を通じて、先端側から後端側に向かって伝わっていく。このため、弾性シール部材は、ケーシング部材と接触する部分のうち、特に、熱源に近く高温となりがちな軸線方向先端側に位置する先端側部が、熱劣化してしまう傾向にあった。
これに対し、本発明の内燃機関用センサでは、弾性シール部材のうち少なくとも軸線方向の先端側に位置する先端側部が、金属製のケーシング部材に接触することなく、ケーシング部材と弾性シール部材のうち少なくとも先端側部との間には、断熱性部材が配置されている。これにより、弾性シール部材のうち熱源に近い先端側部に、熱源の熱が伝わるのを抑制できるので、結果として、弾性シール部材の熱劣化を抑制することができる。従って、ケーシング部材の後端開口部を通じたセンサ内部への浸水を長期間にわたって防止できる。

本発明の内燃機関用センサとしては、例えば、酸素センサ、全領域空燃比センサ、ＮＯｘセンサ等のガスセンサや、温度センサなどが挙げられる。
なお、弾性シール部材は、弾性を有し、ケーシング部材の後端開口部を閉塞してセンサ内への浸水を防止できる部材であればいずれのものでも良い。このような弾性シール部材としては、例えば、比較的耐熱性の高いフッ素系ゴムやシリコン系ゴムなどを好適に用いることができる。

また、断熱性部材は、弾性シール部材とケーシング部材との間に配置でき、ケーシング部材から弾性シール部材への熱伝導を妨げることができる部材であれば良い。このような断熱性部材としては、例えば、マイカ鱗片が積層されて層状組織をなすマイカ断熱部材や、アスベスト等の繊維状断熱部材を好適に用いることができる。

さらに、上記の内燃機関用センサであって、前記断熱性部材は、マイカ鱗片が積層されて層状組織をなすマイカ断熱部材であり、このマイカ断熱部材は、前記ケーシング部材のうち当該マイカ断熱部材と接触するケーシング側接触面と前記弾性シール部材のうち当該マイカ断熱部材と接触するシール側接触面とが向き合う方向と、当該マイカ断熱部材の積層方向とが一致するように配置されてなる内燃機関用センサとすると良い。

本発明の内燃機関用センサでは、断熱性部材として、マイカ鱗片が積層されて層状組織をなすマイカ断熱部材を用いており、このマイカ断熱部材を、ケーシング部材のケーシング側接触面と弾性シール部材のシール側接触面とが向き合う方向と、マイカ断熱部材の積層方向とが一致するように配置している。
マイカ断熱部材は、マイカ鱗片の積層方向について熱伝導率が低い性質を有するため、上記のようにマイカ断熱部材を配置することにより、金属製のケーシング部材から弾性シール部材に熱が伝わるのを抑制でき、弾性シール部材の熱劣化を抑制することができる。また、マイカ断熱部材は、マイカ鱗片の積層方向に対する熱拡散率が、マイカ鱗片の積層方向に直交する方向（即ち、結晶平行方向）に対する熱拡散率の１／１０程度と小さい性質も有しているため、この観点からも、上記のようにマイカ断熱部材を配置することで、ケーシング部材から弾性シール部材に熱が伝わるのを有効に抑制できる。
なお、マイカ鱗片としては、例えば、層状組織をなしている原料マイカ（雲母）を粉砕して得られた、当該原料マイカの各層を構成していたマイカの破片などが挙げられる。

さらに、上記の内燃機関用センサであって、前記マイカ断熱部材は、軟質マイカからなる前記マイカ鱗片を主成分として含んでなる内燃機関用センサとすると良い。

上述のように、マイカ断熱部材は断熱性に優れているが、この優れた断熱性を発揮するためには、高温環境下での使用に耐えられる耐熱性も有していなければならない。このため、本発明の内燃機関用センサでは、軟質マイカからなるマイカ鱗片を主成分としたマイカ断熱部材を用いている。この軟質マイカ（金雲母）は、マイカの中でも耐熱温度が高く、その熱分解温度は９００〜１０００℃程度である。このような軟質マイカを主成分とするマイカ断熱部材は、断熱性と共に耐熱性及にも優れているため、高温環境下で用いられる各種内燃機関用センサについて好適に用いることができる。

さらに、上記いずれかの内燃機関用センサであって、前記マイカ断熱部材は、少なくとも、前記弾性シール部材の前記先端側部の側方に配置された側方マイカ断熱部材を含み、上記側方マイカ断熱部材は、上記弾性シール部材と前記ケーシング部材との間に配置された後、上記弾性シール部材を拡径することによって固定されてなる内燃機関用センサとすると良い。

従来の内燃機関用センサでは、ケーシング部材の後端部を径方向内側に加締めることにより、弾性シール部材を固定するようにしていた。しかしながら、このような固定手法では、弾性シール部材の側方にマイカ断熱部材を配置させる場合には、ケーシング部材を加締めたときにマイカ断熱部材が破損してしまう虞がある。
これに対し、本発明の内燃機関用センサでは、弾性シール部材の側方に配置する側方マイカ断熱部材を弾性シール部材とケーシング部材との間に配置した後、ケーシング部材を加締めることなく、弾性シール部材を拡径することによって固定している。このような固定手法によれば、側方マイカ断熱部材の側面全体を弾性的に押圧して固定できるので、側方マイカ断熱部材が破損してしまう虞がない。

なお、本発明の固定手法としては、例えば、軸孔を有する筒状の弾性シール部材を用い、まず、側方マイカ断熱部材を弾性シール部材とケーシング部材との間に配置した後、弾性シール部材の軸孔内に柱状部材を圧入することにより弾性シール部材を拡径し、側方マイカ断熱部材をケーシング部材の内周面に押圧して固定する手法が挙げられる。

次に、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施例１の内燃機関用センサ１００の断面図である。この内燃機関用センサ１００は、図示しない排気管に取付けられ、排気中の酸素濃度を検出する酸素センサである。内燃機関用センサ１００は、ガス検出素子１２０、保持部材１３０、ケーシング部材１６０、セパレータ１９０、リード線１７０、グロメット１８５を有する。なお、本実施例では、内燃機関用センサ１００の軸線Ｃに沿う方向（図中上下方向）のうち、ガス検出素子１２０の先端部１２０ｂ側（図中下側）を軸線方向先端側、その反対側（図中上側）を軸線方向後端側とし、他の実施例においても同様とする。

ケーシング部材１６０は、主体金具１６１、プロテクタ１６２、及び後端側包囲部材１６３を有している。
主体金具１６１はＳＵＳ４３０からなり、略円筒状に形成されている。この主体金具１６１の内周の先端側には、内周段部１６１ｄが、後端側向き拡径状のテーパをなして周設されている。さらに、主体金具１６１の後端部には、加締め部１６１ｂが形成されている。また、この主体金具１６１の外周には、内燃機関用センサ１００を図示しない排気管に取付けるためのネジ部１６１ｆ、及びトルクレンチ等の取付工具を係合させる取付工具係合部１６１ｇが形成されている。

プロテクタ１６２は、ＳＵＳ３１０Ｓからなり、略円筒状を有し、図示しない排気管内の排気を内燃機関用センサ１００の内部に導入するための通気孔１６２ｂを複数有している。このプロテクタ１６２は、主体金具１６１の先端部に固着されている。
後端側包囲部材１６３は、ＳＵＳ３１０Ｓからなり、略円筒状の筒体で、主体金具１６１の後端側に全周レーザ溶接により結合され、保持部材１３０やセパレータ１９０などを包囲している。なお、後端側包囲部材１６３の後端側には、径方向内側に向かって屈曲された後端部１６３ｃが形成されており、この後端部１６３ｃの内面がグロメット１８５の後端面に密着している。

ガス検出素子１２０は、積層型のガス検出素子であり、図示しないが、チタニア等の金属酸化物感応体からなる感ガス体及びこの感ガス体の周囲を取り囲むアルミナを主成分とする絶縁シートと、Ｐｔからなり感ガス体の一表面と接する一対の検出電極と、アルミナを主成分とする第１基板と、Ｐｔを主成分とする発熱抵抗体と、アルミナを主成分とする第２基板とが、順に積層されている。さらに、図１に示すように、このガス検出素子１２０の後端側には、Ｐｔからなる端子１２１〜１２４が設けられている。このうち、端子１２２，１２３は、一対の検出電極から延設されており、端子１２１，１２４は、発熱抵抗体から延設されている。この端子１２１〜１２４には、それぞれ、金属製のリードフレーム１７１〜１７４が接続している。

保持部材１３０は、アルミナを主成分とする絶縁性セラミックからなり、筒形状で、その軸線方向略中央部に径方向外向きに突出した鍔部１３０ｃを有している。この保持部材１３０は、ガス検出素子１２０を、自身の内部を挿通させた状態で保持している。具体的には、保持部材１３０の内部を挿通するガス検出素子１２０が、滑石充填層１３３と、結晶化ガラス粉末を溶融し凝固させたガラスシール材１３５によって保持部材１３０に固着されている。この保持部材１３０は、先端部１３０ｂを主体金具１６１の内周段部１６１ｄに金属パッキン１８４を介して支持させた状態で、鍔部１３０ｃが、主体金具１６１の加締め部１６１ｂによって、金属製の環状パッキン１８１，１８２及び滑石充填層１８３を介して先端側に向けて押圧されている。これにより、ガス検出素子１２０を保持した保持部材１３０は、ケーシング部材１６０の内部に固定される。

リード線１７０は、一端が加締め端子１７０ｂに接続され、他端が図示しない外部装置（例えば、ＥＣＵ）に接続されている。本実施例の内燃機関用センサ１００では、このリード線１７０が４本設けられており、加締め端子１７０ｂを介してそれぞれリードフレーム１７１〜１７４に電気的に接続されている。これにより、ガス検出素子１２０の端子１２１〜１２４と外部装置（例えば、ＥＣＵ）とが電気的に接続される。

セパレータ１９０は、アルミナを主成分とする絶縁性セラミックからなり、略円筒形状を有している。このセパレータ１９０の内部には、各リード線１７０、加締め端子１７０ｂ、及びリードフレーム１７１〜１７４を挿入する４つの挿入孔１９１が軸線方向に貫通して形成されている。このため、各リード線１７０、加締め端子１７０ｂ、及びリードフレーム１７１〜１７４を、セパレータ１９０の挿入孔１９１内に挿入することにより、各リード線１７０、加締め端子１７０ｂ、及びリードフレーム１７１〜１７４は、互いの電気的導通、及び他部材との電気的導通を防止することができる。

グロメット１８５は、フッ素系ゴムからなり、略円柱状で、リード線１７０を挿通する４つの貫通孔１８５ｂ、及び柱状部材１８７を圧入する軸孔１８５ｆを有している。このグロメット１８５は、各貫通孔１８５ｂ内に各リード線１７０を挿通させた状態で、後端側包囲部材１６３の後端部１６３ｃに密着しつつ、後端側包囲部材１６３の後端開口部１６３ｂを閉塞している。このようにして、各リード線１７０を外部に導出させつつ、後端側包囲部材１６３の内部への浸水を防止している。

ところで、本実施例１の内燃機関用センサ１００では、ガス検出素子１２０の先端側が、排気管内を流通する高温の排気ガス（熱源）に晒されるようにして使用に供される。このため、排気熱が、排気管、主体金具１６１のネジ部１６１ｆ、後端側包囲部材１６３を通じて、あるいは、プロテクタ１６２、主体金具１６１、後端側包囲部材１６３を通じて、内燃機関用センサ１００の先端側から後端側に向かって伝わっていく。

これに対し、本実施例１の内燃機関用センサ１００では、図１に示すように、少なくともグロメット１８５の先端側部１８５ｈをケーシング部材１６０に接触させることなく、少なくともグロメット１８５の先端側部１８５ｈの側方に、詳細には、グロメット１８５の外周面１８５ｅと後端側包囲部材１６３の後端側内周面１６３ｅとの間に、円筒形状の側方マイカ断熱部材１１１を配置している。この側方マイカ断熱部材１１１は、原料マイカを粉砕して得られた軟質マイカ（金雲母）鱗片を抄造した集成マイカに接着剤を含浸させたものであり、軟質マイカ鱗片が積層されて層状組織をなしている。なお、側方マイカ断熱部材１１１は、後述するように、軟質マイカ鱗片の積層方向が側方マイカ断熱部材１１１の径方向に一致（すなわち、グロメット１８５の径方向に一致）するように形成されており、軟質マイカ鱗片の結晶垂直方向がグロメット１８５の径方向に略一致している。

マイカ部材においては、マイカ鱗片の積層方向について熱伝導率が低い性質を有するため、円筒形状の側方マイカ断熱部材１１１では、その軸方向に比して径方向に熱伝導率が低くなっている。そして、本実施例１の内燃機関用センサ１００では、グロメット１８５の外周面１８５ｅ（グロメット１８５のうち側方マイカ断熱部材１１１と接触する面）と後端側包囲部材１６３の後端側内周面１６３ｅ（後端側包囲部材１６３のうち側方マイカ断熱部材１１１と接触する面）とが向き合う方向（本実施例１では、グロメット１８５の径方向に一致する）と、側方マイカ断熱部材１１１の軟質マイカ鱗片の積層方向とが一致するように配置している。これにより、金属製のケーシング部材１６０（後端側包囲部材１６３）からグロメット１８５に排気熱が伝わるのを、効果的に抑制できる。従って、フッ素系ゴムからなるグロメット１８５の熱劣化を抑制することができるので、後端側包囲部材１６３の後端開口部１６３ｂを通じたセンサ内部への浸水を長期間にわたって防止することができる。

特に、本実施例１の内燃機関用センサ１００では、軟質マイカからなる軟質マイカ鱗片を主成分とした側方マイカ断熱部材１１１を用いている。軟質マイカは、マイカの中でも耐熱温度が高く、その熱分解温度は９００〜１０００℃程度である。このような軟質マイカからなる軟質マイカ鱗片を主成分とする側方マイカ断熱部材１１１は、断熱性と共に耐熱性にも優れているため、排気熱によって劣化する虞がなく、適切に、グロメット１８５への熱伝導を抑制することができる。

ところで、従来の内燃機関用センサでは、ケーシング部材（後端側包囲部材）の後端部を径方向内側に加締めることにより、弾性シール部材（グロメット）を固定するようにしていた。しかしながら、このような固定手法では、本実施例１のようにグロメットの側方にマイカ断熱部材を配置させる場合には、マイカは機械的強度が低いため、、後端側包囲部材を加締めたときにマイカ断熱部材が破損してしまう虞がある。

これに対し、本実施例１の内燃機関用センサ１００では、側方マイカ断熱部材１１１を、グロメット１８５の外周面１８５ｅと後端側包囲部材１６３の後端側内周面１６３ｅとの間に配置した後、グロメット１８５の略中央部に設けた軸孔１８５ｆ内に、耐熱性樹脂（例えば、ＰＥＥＫ）からなる柱状部材１８７を圧入することによりグロメット１８５を拡径し、後端側包囲部材１６３の後端側内周面１６３ｅに押圧して固定している。このような固定手法によれば、側方マイカ断熱部材１１１の側面全体を弾性的に押圧して固定できるので、側方マイカ断熱部材１１１が破損してしまう虞がない。

このような内燃機関用センサ１００は、次のようにして製造する。
まず、主体金具１６１とプロテクタ１６２とを溶接により一体にする。一方、ガス検出素子１２０の端子１２１〜１２４に、リードフレーム１７１〜１７４を抵抗溶接によって接続する。次いで、リードフレーム１７１〜１７４を接続したガス検出素子１２０を、保持部材１３０の筒内に挿入して所定位置に配置させた状態で、保持部材１３０の筒内に、滑石粉末を押圧充填して滑石充填層１３３を形成し、さらに、結晶化ガラス粉末を溶融させたものを凝固させてガラスシール材１３５を形成することで、ガス検出素子１２０を保持部材１３０内に固定する。

次いで、主体金具１６１の内周段部１６１ｄ上に金属パッキン１８４を載置させた状態で、ガス検出素子１２０を保持した保持部材１３０を、その軸線方向先端側から主体金具１６１の内部に挿入し、金属パッキン１８４を介して、保持部材１３０の先端部１３０ｂを主体金具１６１の内周段部１６１ｄに当接させる。次いで、金属パッキン１８１、滑石充填層１８３をなす滑石リング、金属パッキン１８２を、この順に主体金具１６１内に挿入し、保持部材１３０の鍔部１３０ｃ上に載置した後、主体金具１６１の加締め部１６１ｂを加締めて、ガス検出素子１２０を保持した保持部材１３０を固定する。

次いで、リードフレーム１７１〜１７４を、各リード線１７０に接続させた加締め端子１７０ｂに接続する。次いで、各リード線１７０を各挿入孔１９１内に挿入させつつ、後端側からセパレータ１９０を保持部材１３０上に配置させる。さらに、各リード線１７０を各貫通孔１８５ｂ内に挿入させつつ、後端側からグロメット１８５をセパレータ１９０上に配置させる。さらに、側方マイカ断熱部材１１１を、その筒内に各リード線１７０を挿入させつつ、グロメット１８５の側方周囲を包囲するように配置する。

次いで、後端側包囲部材１６３を、その筒内に各リード線１７０を挿入させつつ、その先端部１６３ｄが主体金具１６１の工具係合部１６１ｇの後端面に当接するまで軸線方向先端側に移動させ、後端側包囲部材１６３を主体金具１６１に嵌合させた後、後端側包囲部材１６３の先端部１６３ｄを、主体金具１６１に全周レーザ溶接する。なお、このとき、後端側包囲部材１６３の後端部１６３ｃが、グロメット１８５の後端面に密着することになる。その後、グロメット１８５の軸孔１８５ｆ内に柱状部材１８７を圧入することにより、グロメット１８５を拡径させ、側方マイカ断熱部材１１１を後端側包囲部材１６３の後端側内周面１６３ｅに押圧して固定すると共に、グロメット１８５の貫通孔１８５ｂ内にリード線１７０を密着させる。このようにして、図１に示す内燃機関用センサ１００が完成する。

次に、本発明の実施例２にかかる内燃機関用センサ２００について、図面を参照しつつ説明する。図２は、本実施例２の内燃機関用センサ２００の後端側の拡大断面図である。本実施例２の内燃機関用センサ２００は、実施例１の内燃機関用センサ１００と比較して、マイカ断熱部材２１２を追加した点が異なり、その他については同様である。

マイカ断熱部材２１２は、図２の断面図を示すように、略円盤形状で、リード線１７０が挿通する４つの貫通孔２１２ｂが周方向に等間隔に形成されている。このマイカ断熱部材２１２は、側方マイカ断熱部材１１１と同様に、軟質マイカ鱗片が積層されて層状組織をなしており、上記形状に成形されたものである。なお、マイカ断熱部材２１２において、軟質マイカ鱗片の積層方向は、マイカ断熱部材２１２の厚み方向（図中上下方向）に一致している。

このようなマイカ断熱部材２１２は、セラミックからなるセパレータ１９０とグロメット１８５との間に配置されている。詳細には、セパレータ１９０の後端側面１９０ｂ（セパレータ１９０のうちマイカ断熱部材２１２と接触する面）とグロメット１８５の先端側面１８５ｃ（グロメット１８５のうちマイカ断熱部材２１２と接触する面）とが向き合う方向（本実施例２では、軸線Ｃの方向に一致する）と、マイカ断熱部材２１２の軟質マイカ鱗片の積層方向とが一致するように配置されている。

このような本実施例２の内燃機関用センサ２００では、側方マイカ断熱部材１１１によって、排気熱がケーシング部材１６０（後端側包囲部材１６３）を通じてグロメット１８５に伝わるのを抑制することができるばかりでなく、マイカ断熱部材２１２によって、排気熱がセパレータ１９０を通じてグロメット１８５に伝わるのも抑制することができる。このため、本実施例２の内燃機関用センサ２００は、実施例１の内燃機関用センサ１００に比して、より一層、グロメット１８５の熱劣化を抑制することができ、ひいては、後端側包囲部材１６３の後端開口部１６３ｂを通じたセンサ内部への浸水を長期間にわたって防止できる。

次に、本発明の実施例３にかかる内燃機関用センサ３００について、図面を参照しつつ説明する。図３は、本実施例３の内燃機関用センサ３００の断面図である。本実施例３の内燃機関用センサ３００は、実施例１の内燃機関用センサ１００と比較して、後端側包囲部材、グロメット、及びマイカ断熱部材を変更した点が異なり、その他については同様である。このため、実施例１の内燃機関用センサ１００と異なる点を中心に説明し、その他については説明を省略または簡略化する。

本実施例３の内燃機関用センサ３００は、後端側包囲部材として、第１後端側包囲部材３６３と第２後端側包囲部材３６４とを有している。第１後端側包囲部材３６３は、ＳＵＳ３１０Ｓからなり、略円筒状の筒体で、保持部材１３０上に配置されたセパレータ１９０を軸線方向先端側に押圧する形態で、主体金具１６１の後端側に全周レーザ溶接により結合され、保持部材１３０やセパレータ１９０などを包囲している。第２後端側包囲部材３６４は、ＳＵＳ３０４Ｌからなり、略円筒状の筒体で、グロメット３８５を軸線方向先端側に押圧しつつ第１後端側包囲部材３６３の後端側を包囲する形態で、先端部３６４ｆが第１後端側包囲部材３６３と共に径方向内側に加締められて、第１後端側包囲部材３６３に固定されている。なお、第２後端側包囲部材３６４には、リード線１７０が挿通する後端開口部３６４ｂが形成されている。

グロメット３８５は、図４の拡大断面図に示すように、実施例１のグロメット１８５と比較して、先端側及び後端側の角部の位置に、段差部３８５ｃ，３８５ｄが形成されている点のみが異なる。この段差部３８５ｃ，３８５ｄは、後述するように、マイカ断熱部材３１１，３１２の位置を位置決めするために設けられている。このようなグロメット３８５は、マイカ断熱部材３１２を介して第２後端側包囲部材３６４の後端部３６４ｃに密着しつつ、第２後端側包囲部材３６４の後端開口部３６４ｂを閉塞している。なお、グロメット３８５に形成されている貫通孔３８５ｂには、リード線１７０が挿入されている。

マイカ断熱部材３１１，３１２は、共に、実施例１の側方マイカ断熱部材１１１と同様に、軟質マイカ鱗片が積層されて層状組織をなしており、円環板状に成形されている。

このうち、マイカ断熱部材３１１は、第１後端側包囲部材３６３とグロメット３８５との間に配置されている。具体的には、グロメット３８５の段差部３８５ｃに嵌合する形態で、第１後端側包囲部材３６３の後端部３６３ｃ上に配置されている。このマイカ断熱部材３１１は、第１後端側包囲部材３６３の後端面３６３ｄ（第１後端側包囲部材３６３の後端部３６３ｃのうちマイカ断熱部材３１１と接触する面）とグロメット３８５の段差面３８５ｆ（グロメット３８５の段差部３８５ｃのうちマイカ断熱部材３１１と接触する面）とが向き合う方向（本実施例３では、軸線Ｃの方向に一致する）と、マイカ断熱部材３１１の軟質マイカ鱗片の積層方向とが一致するように配置されている。このため、排気熱が、第１後端側包囲部材３６３を通じてグロメット３８５に伝わるのを抑制することができる。

また、マイカ断熱部材３１２は、第２後端側包囲部材３６４とグロメット３８５との間に配置されている。具体的には、グロメット３８５の段差部３８５ｄに嵌合するようにグロメット３８５上に載置され、第２後端側包囲部材３６４の内側後端部３６４ｄと密接している。このマイカ断熱部材３１２は、第２後端側包囲部材３６４の内側後端面３６４ｄ（第２後端側包囲部材３６４の後端部３６４ｃのうちマイカ断熱部材３１２と接触する面）とグロメット３８５の段差面３８５ｇ（グロメット３８５の段差部３８５ｄのうちマイカ断熱部材３１２と接触する面）とが向き合う方向（本実施例３では、軸線Ｃの方向に一致する）と、マイカ断熱部材３１２の軟質マイカ鱗片の積層方向とが一致するように配置されている。このため、排気熱が、第２後端側包囲部材３６４を通じてグロメット３８５に伝わるのを抑制することができる。

なお、実施例１の内燃機関用センサ１００では、グロメット１８５の外周面１８５ｅと後端側包囲部材３６３の後端側内周面３６３ｅとの間に、側方マイカ断熱部材１１１を配置することで断熱を図っていた。これに対し、本実施例３の内燃機関用センサ３００では、グロメット３８５の外周面３８５ｅと第２後端側包囲部材３６４の後端側内周面３６４ｅとの間に、マイカ断熱部材を設ける代わりに、間隙を設けている。このように、間隙を設けることによっても、排気熱が、第２後端側包囲部材３６４を通じてグロメット３８５に伝わるのを抑制することができる。

以上説明したように、本実施例３の内燃機関用センサ３００においても、排気熱が、ケーシング部材３６０（第１，第２後端側包囲部材３６３，３６４）を通じてグロメット３８５に伝わるのを抑制することができるので、グロメット３８５の熱劣化を抑制することができる。さらに、マイカ断熱部材３１１，３１２は、耐熱性に優れた軟質マイカからなる軟質マイカ鱗片を主成分としているため、排気熱によって熱劣化する虞がない。このため、マイカ断熱部材３１１，３１２及びグロメット３８５によって、第２後端側包囲部材３６４の後端開口部３６４ｂを通じたセンサ内部への浸水を長期間にわたって防止することができる。

以上において、本発明を実施例１，２，３に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例１，２，３では、断熱性部材として、軟質マイカ（金雲母）からなる軟質マイカ鱗片を主成分とする側方マイカ断熱部材１１１，２１２，３１１，３１２を用いた。しかし、断熱性部材の材質は、軟質マイカに限定されるものではなく、硬質マイカ（白雲母）など、ケーシング部材（後端側包囲部材）からグロメット（弾性シール部材）への熱伝導を妨げることができる部材であればいずれのものでも良い。但し、熱源からの熱に耐えうる耐熱性を有していなければならず、耐熱性にも優れている点で、軟質マイカ（金雲母）を好適に用いることができる。

また、実施例１では、グロメット１８５の側方（グロメット１８５の外周面１８５ｅと後端側包囲部材１６３の後端側内周面１６３ｅとの間）に配置する側方マイカ断熱部材１１１の形状を、円筒形状とした。しかし、側方マイカ断熱部材の形状は、円筒形状に限らず、グロメットの外周面と後端側包囲部材（ケーシング部材）の後端側内周面とに沿う形状であればいずれの形状としても良く、例えば、円筒を軸線周りに分割した断面円弧状の形状としても良い。

また、実施例３では、グロメット３８５の外周面１３５ｅと第２後端側包囲部材３６４の後端側内周面３６４ｅとの間に、間隙を設けたが（図４参照）、実施例１と同様に、マイカ断熱部材を配置するようにしても良い。さらに、実施例３では、第２後端側包囲部材３６４の後端部３６４ｃとグロメット３８５との間にマイカ断熱部材３１２を配置したが、実施例１と同様に、マイカ断熱部材３１２を配置することなく、グロメット３８５を第２後端側包囲部材３６４の後端部３６４ｃに直接密着させるようにしても良い。第２後端側包囲部材３６４の後端部３６４ｃは、第２後端側包囲部材３６４のうちで最も低温となっているため、グロメット３８５との間にマイカ断熱部材３１２を配置しなくてもグロメット３８５が熱劣化する虞が小さいからである。

実施例１にかかる内燃機関用センサ１００の断面図である。 実施例２にかかる内燃機関用センサ２００の後端側の拡大断面図である。 実施例３にかかる内燃機関用センサ３００の断面図である。 実施例３にかかる内燃機関用センサ３００の後端側の拡大断面図である。

符号の説明

１００，２００，３００ 内燃機関用センサ
１１１ 側方マイカ断熱部材（断熱性部材）
２１２，３１１，３１２ マイカ断熱部材（断熱性部材）
１２０ ガス検出素子（検出素子）
１６０，３６０ ケーシング部材
１７０ リード線
１６３ 後端側包囲部材（ケーシング部材）
３６３ 第１後端側包囲部材（ケーシング部材）
３６４ 第２後端側包囲部材（ケーシング部材）
１８５，３８５ グロメット（弾性シール部材）
１６３ｅ 後端側包囲部材１６３の後端側内周面（ケーシング側接触面）
１８５ｅ グロメット１８５の外周面（シール側接触面）
３６３ｄ 第１後端側包囲部材３６３の後端面（ケーシング側接触面）
３６４ｄ 第２後端側包囲部材３６４の内側後端面（ケーシング側接触面）
３８５ｆ，３８５ｇ グロメット３８５の段差面（シール側接触面）

Claims (4)

1. 軸線方向に延び、自身の先端側が被測定ガスに晒される検出素子と、
   金属からなり、上記ガス検出素子を包囲する筒状のケーシング部材と、
   上記検出素子と電気的に接続するリード線を自身の内部に挿通させた状態で、上記ケーシング部材の後端に位置する後端開口部を閉塞する弾性シール部材と、
   を備える内燃機関用センサであって、
   上記弾性シール部材のうち少なくとも上記軸線方向の先端側に位置する先端側部が、上記ケーシング部材に接触することなく、上記ケーシング部材と上記弾性シール部材のうち少なくとも上記先端側部との間には、断熱性部材が配置されてなる
   内燃機関用センサ。
2. 請求項１に記載の内燃機関用センサであって、
   前記断熱性部材は、マイカ鱗片が積層されて層状組織をなすマイカ断熱部材であり、
   このマイカ断熱部材は、前記ケーシング部材のうち当該マイカ断熱部材と接触するケーシング側接触面と前記弾性シール部材のうち当該マイカ断熱部材と接触するシール側接触面とが向き合う方向と、当該マイカ断熱部材の積層方向とが一致するように配置されてなる
   内燃機関用センサ。
3. 請求項２に記載の内燃機関用センサであって、
   前記マイカ断熱部材は、軟質マイカからなる前記マイカ鱗片を主成分として含んでなる内燃機関用センサ。
4. 請求項２または請求項３に記載の内燃機関用センサであって、
   前記マイカ断熱部材は、少なくとも、前記弾性シール部材の前記先端側部の側方に配置された側方マイカ断熱部材を含み、
   上記側方マイカ断熱部材は、上記弾性シール部材と前記ケーシング部材との間に配置された後、上記弾性シール部材を拡径することによって固定されてなる
   内燃機関用センサ。

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