JPH02502308A - 単一ワイヤ式酸素センサー用シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 単−ワイヤ式酸　センサー　シール 本発明は、単一ワイヤ式酸素センサー用シールに関する。

金属シェルの軸線方向開口部に位置決めされたグロメットが、単一ワイヤに係合 する一連の内周面と多孔性通気シールに係合する一連の外周面を有する。通気シ ールは、酸素センサーの基準室への水の進入を阻止するために金属シェルの開口 部に隣接して弾性的に位置決めされる。金属シェルを取り囲むキャップにより空 気を開口部に通じさせ、開口部が損傷されないように、或いは基準室へ空気を通 してしまうようなその他の環境状態にさらされないように保護する。

酸素センサーは、イオン伝達性固体電解質に発生した電位の変化により車両の内 燃機関からの排気ガスの酸素濃度を検出する。

通常嵌め輪の形状である固体電解質は、排気ガスにさらされる第１側面と、基準 ガスにさらされる第２側面とを有する。最初に、基準ガスをシールドの側面の穴 を通して第２側面に移送した。作用状態では、固体電解質は７００℃乃至８００ ℃の温度に達するかもしれない。酸素センサーが乾燥環境である限り、固体電解 質は満足な仕方で作用する。あいにくにも、成る車両では、酸素センサーは、固 体電解質に水を伝えてしまうような場所に置かれる。固体電解質が作用している ときに、これに水が接触すると、急冷が起こり嵌め輪の表面にクラックが生ずる 。このようなりラックは酸素センサーの作動に悪影響を及ぼす。

米国特許第４１２７４６４号では、基準ガスは端キャップに保持された絶縁性ジ ャケットによって囲まれた標準ワイヤコアを通して密封シールドの中に運ばれる 。基準ガスは、確実に乾燥基準空気だけを固体電解質に提供するために水が存在 しない離れた領域から運ばれる。ところが、この発明は、基準室への水の進入を 解決するがうまくいかなかった。というのは、あらゆる場合に唯一の基準ガス源 として標準ワイヤコアのコストに依存することができないからである。

ここに開示した発明では、多孔性シールを軸線方向に付勢して金属シールドと係 合させ、引っ込むワイヤを取り囲む弾性グロメットが多孔性シールに半径方向に 係合して水が進入しないように基準室をシールする。金属シールドが、閉鎖端に 隣接した第１径部分と、固体電解質のシンプル、すなわちセンサー要素の置かれ る支持体、すなわち金属シェルに取付けられた第２径部分とを有する。閉鎖端は 、空気を基準室に通す一連の開口部、すなわち通気穴と、グロメット用の中央開 口部とを有する。金属シールドの第１径部分と同心のキャップ部材が、通気穴へ 流れる空気の流路を構成するためのオフセット（片寄り部）を有する。かくして 、固体電解質のシンプルには乾燥基準空気が提供されるだけである。

本発明の目的は、水を基準室から遮断しながら基準空気を固体電解質のシンプル に提供するようにするシールを備えた酸素センサーを提供することである。

本発明の目的は、空気が多孔性濾過物質を通過するようにしながら基準室を水に 対してシールすることである。濾過物質は、端子部材によって金属シールドの端 部材に軸線方向に保持され、また金属シールドの通気穴を水が基準室に入らない ように気密密封するようにグロメットによって半径方向に位置決めされる。

更に、本発明の目的は、隣接した酸素センサーからの乾燥基準空気を持つ酸素セ ンサーを提供することである。

これらの目的は、図面を参照しながら明細書を読むことにより明らかになるであ ろう。

図面は、本発明の原理に従って作られたシールされた基準室を有する酸素センサ ーの概略断面図である。

電気化学式センサー１０は、車両の排気管内に置かれ、燃料計量システムの制御 装置に排気ガス中の酸素含有量の指示を提供する。排気ガス内の酸素含有量の変 化は、センサー１０によって経験され、ワイヤー１２によって制御装置に伝達さ れて、供給された空気／燃料比を設定清浄空気基準内で車両のエンジンを作動す るように維持する。

センサー１０は、軸線方向ボア１６を持つ金属シェル１４を有する。シェル１４ は、ワッシャー２２を保持するための溝２０を有する。

工具が六角面１８に係合するように設計され、ねじ２４をテイルパイプのボスに ねじ込むときに酸素センサーｌＯをテイルパイプに取付ける。ワッシャー２２は 、ボスに係合して、排気ガスがテイルバイブから逃げるのを防ぐシールを形成す る。金属シェル１４は、第１端２６と第２端２８との間でボア１６に位置した環 状肩部３０を有する。

通気した保護シールド３２が第１端３４及び第２端３６を有する。第１端３４は 、シールド３２をボア１６に挿入したときに肩部３０に着座するフランジを有す る。端３６に隣接して位置した複数の開口部３８．３８°　・・・３８１は、排 気管、すなわちテイルバイブ内に位置決めされたときに、排気ガスをシールド３ ２の内部４０に自由に通す。

支持部材４２が、ボア１６内に置かれ、シールド３２のフランジに係合する。支 持部材４２は内方に突出した円錐状リップ４４を存し、このリップ４４はテイル バイプと金属シェル１４との間管状シンプルの形態のセンサー要素４６がボア１ ６に挿入される。このシンプル４６は、閉鎖端４８と開口端５０を有する。セン サー要素４６の周面の環状リブ５２は、実質的にボア１６に合う形状を有する。

リブ５２は、支持体、すなわちリップ４４に係合する円錐面５４によって閉鎖端 ４８に連結される。センサー要素４６は、二酸化ジルコンのようなイオン伝達性 固体電解質で作られ、白金の多孔性電子伝達層で被覆された外面５６と内面５８ を有し、これらの面に提供される排気ガスの触媒を形成する。外側被覆はほぼ円 錐面５４から閉鎖端４８まで延び、他方、内側被覆は閉鎖端４８の内部から、ド ーム形円板６４の接触点よりも上の位置６０まで延びる。

成る量のタルク粉末６４がリブ５２と端５０との間でボア１６内に置かれ、タル クリング６６がかかるタルク粉末の頂に置かれている。しかる後、端２６をタル クリングにかしめてセンサー要素４６を金属シェル１４内に保持する。タルク粉 末及びタルクリングはシールを形成して、ボア１６を確実にシールし、排気ガス がテイルバイブから、端子接続部材７０を金属シェル１４に取付けたときに形成 される基準室６８へ逃げないようにする。

端子接続部材７０は、閉鎖端７４及び開口端７７を持つスリーブ、すなわちシー ルド７２を有する。端７７は、金属シェル１４の周面を取り囲み、気密シールを 形成するために溶接、或いはボンドによってかかる周面に固定される。端７４は 、中央開口部７８を取り囲む一連の開口部、すなわち通気穴７６、・・・７６” を有する。スリーブ７２は、端７４に隣接してくびれ部分７９を有する。くびれ 部分７９と同心である保護部材８０が、端７４に係合する環状端部分８２を有す る。一連のタブ８４．８４°　・・・８４“力゛（端部材７４から延びてかかる 端７４に部分８２を押し当てておく。いくつかの実施例では、タブ８４は部分８ ２の端にかしめられた連続部材になる。部分８２は、通気穴７６．７６′・・・ ７６゛までくびれ部分７９に沿う流れる環境空気用の連続保護流路８８を構成す るようにオフセット（片寄り部）８６を有する。

ノートンチェンブラストからズイテックスの商標で市販されている多孔性濾過物 質９０、または、水を締め出しながら空気を通すことができる均等物質が、通気 穴７６．７６°　・・・７６′″に隣接して完全にそれらの上に位置決めされた 環状ベース９２を有する。ベース９２から延びる円筒形部分９４が内方突出リッ プ９６を有する。かかるリップ９６は軸線方向開口部９８を形成し、ワイヤ１２ はこの開口部９８を通して室６８の中へ引き込まれる。

絶縁部材１０２が、スリーブ、すなわちシールド７２のくびれ部分７９と同心で ある円筒形本体を有し、該本体は、軸線方向ボア１０４を有している。ボア１０ ４は、端１１０から第１肩部１０６まで延びる第１径部１０８と、第１肩部１０ ６から第２肩部１０８まで延びる第２径部１１２と、円錐部分１１６まで延びる 第３径部１！４とを有する。多孔性濾過物質９００円筒形突出部、すなわち円筒 形部分９４は、第１肩部１０６に隣接した位置までボア１０４の中に延び、他方 、ばね１１８が、ボア１０４の第３径部１１４の中へ延びてワイヤ１００の端の 端子１２０に係合する。ばね１１８は先端１２２を有し、この先端１２２は、接 触円板６４の形状に合致してセンサー要素４６の内面５８と端子１２０との間に 電気流路を完成する。

グロメット１２４が軸線方向ボア１２６を持つ円筒形本体を有１３０．１３０゛ 　・・・１３０”がランド１３２．１３２′　・・・１３２”を構成し、これら のランドはワイヤの絶縁性ジャケットに作用して一連のシール面を形成する。環 状フランジ１３６が、溝１２８に隣接して円筒形本体の周面から延び、多孔性濾 過物質９０の円筒形突出部、すなわち円筒形部分９４の内面に半径方向に係合す る。フランジ１３６は、その面にランド１４２．１４４．１４６を互いに分離す る溝１３８．１４０を有する。ランド１４２．１４４．１４６は、多孔性濾過物 質９０と共に別々の半径方向シール面を形成する。

内燃機関の作動中、排気ガスは排気管、すなわちテイルバイプからシールド３２ の開口部３８．３８°　・・・３８″を通ってセンサー要素４６０面５６に運ば れる。同時に、環境からの空気が流路８８に沿って通気穴７６．７６′　　・・ ・７６”に運ばれ、濾過物質９０を通過し、その後、ボア１０４を通って基準質 ６８に伝えられ、センサー要素４６の内面５８に提供される。外側伝達面５６と 内側伝達面５８との間のイオン流の変化で作動信号が発生し、この信号は、ワイ ヤ１２によって燃料系と関連した制御装置に伝えられ、燃料／空気比を変更して エンジンの作動を設定基準内に維持する。

作動状態では、センサー要素がさらされる温度は４００℃に達するかもしれない 。金属シェル１４、スリーブ７２及びばね１１８は実質的に同じ膨張係数を有し 、センサー要素４６と絶縁部材１０２は同じ膨張係数を有する。通気穴７６、７ ６°　・・・７６°を通る空気流を必要とするため、ばね１１８は、絶縁部材１ ０２を介して濾過物質９０のベース９２を端７４に押し付けるように作用する一 定な力を出す。グロメット１２４の複数のシール面１４２．１４４．１４６は、 空気を、濾過物質９０をおおらないで室６８に提供しないようにする。かくして 、センサーの場所にある乾燥した環境空気は、このシール・濾過構造体を通って センサー要素に提供されて基準ガスをなす。

手続補正書 平成　　年　　月　　日 特許庁長官　　吉　１）文　毅　　殿 １、事件の表示　　　ＰＣＴ１０３８８１０２１３０２、発明の名称　　　単一 ワイヤ式酸素センサー用シール３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名　称　　アライド　シグナル　インコーホレーテッド４、代理人 ５、補正命令の日付　　自　　　発 ６、補正の対象　　　　明細書、請求の範囲、図面７、補正の内容 （１）請求の範囲第８頁、同９頁を別紙のとおり補正する。

（２）明細書第１頁第１５行、同１６行の“最小に、・・・移送した。”を以下 のとおり補正する。

「　基準ガスは、米国特許第３９６０６９２号に開示されたシールドの側面の穴 、或いは、米国特許第４３７０２１３号に開示された連結端子の側壁の入口を通 して第２側面に通される。」（３）明細書第１頁第１９、同２０行の“酸素セン サーは、・・置かれる。”を以下のとおり補正する。

「　先行技術に開示された酸素センサーは、水をシールドの穴、或いは入口開口 部を通して基準室に伝え、固体電解質と接触させてしまうような領域に置かれる 。」 （４）　　明細書第２頁第５行〜８行の“ここに開示・・・シールする。”を以 下のとおり補正する。

「　ここに開示した発明では、多孔性シールを軸線方向に付勢して金属シールド と係合させ、固体電解質と制御装置を連結するリード線を取り囲む弾性グロメッ トが多孔性シールに係合して水が進入しないように基準室をシールする。」 （５）明細書第３頁第６行目“ワイヤー１２”を「ワイヤー、すなわちリード線 １２」と補正する。

（６）明細書第３頁第１１行と同１２行の間に以下の文章を挿入する。

「　シェル１４は、その第１端２６に隣接して位置決めされた六角面１８を有す る。」（７）明細書第４頁第１７行、１９行の“端子接続部材７０”を「保持部 材７０」と補正する。

（８）明細書第５頁第１３行の“絶縁部材１０２”を「絶縁性端子保持部材１０ ２」と補正する。

（ａ）　別ｍｏｓｔ月昭［Ｆ］乞鈑する。

請　　　求　　　の　　　範　　　囲 （１）金属シェル１４内に位置決めされた電解質部材４６と、金属シェル１４に 取付けられたスリーブ７２内に位置決めされた絶縁部材１０２とを有し、絶縁部 材１０２が端子１２０を、電解部材４６を制御装置に連結するリード線１２に保 持し、前記スリーブ７２が、前記リード線環境空気を絶縁部材１０２と電解部材 ４６との間の基準室６８に通す複数の開口部７６．７６゜・・・７６”とを有す る、酸素センサー１０において、 ベース９２と、前記絶縁部材１０２の軸線方向ボア１０４の中に延びる環状部分 ９４とを有する多孔性濾過物質９０と、 前記電解質部材４６から延び、前記多孔性濾過物質９０を軸線方向に付勢して前 記端部材７４と係合させるように前記絶縁部材１０２に作用するばね１１８と、 周面を持つ円筒形本体を有するシール部材１２４とを有し、 前記周面がフランジ１３６に隣接して溝１２８を有し、前記円筒形本体が一連の ランド１３２．１３２゛　・・・１３２”を構成する一連の溝１３０．１３０′ 　・・・１３０”を持った軸線方向ボア１２６を有し、前記リード線１２が前記 軸線方向ボア１２６を貫通し、複数のシール面を形成するため前記一連のランド １３２．１３２′　・・・１３２１に係合し、他方、前記フランジ１３６が円周 方向半径方向シールを形成するため前記多孔性濾過物質９０の内面に係合し、前 記中央開口部７８を取り囲む前記端部材７４が前記シール部材１２４を前記端部 材７４に対して位置決めするため前記シール部材１２４の前記溝１２８に位置決 めされ、前記金属シェル１４、スリーブ７２及び絶縁部材１０２が排気ガスと電 解質部材４６に提供された環境空気の温度差に応答して膨張、収縮し、前記ばね １１８が多孔性濾過物質９０のベース９２を前記複数の開口部７６．７６°　・ ・・７６”に押し当てる一定の力を出して前記基準室６８に水を提供しないよう にすることを特徴とする、改良酸素センサー。

（２）前記シール部材１２４が、温度変化に応答して生じた体積変化に応答して 前記スリーブ７２の前記端部材７４と共に移動（，７、前記シール部材１２４が 、前記体積変化の間、半径方向シールを保持するため前記濾過物質９０に半径方 向に係合するフランジ１３６を有する、請求項（１）に記載の酸素センサー１０ ゜ （３）　　環境空気を前記複数の開口部７６．７６゛　　・・・　７６″へ流す ための流路８８を構成するため、前記スリーブ７２及び前記端部材７４と同心で あり、前記端部材７４に取付けられたキャップ部材８０を有する、請求項（２） に記載の酸素センサー１０゜ （４）前記キャップ部材８０が、前記複数の開口部７６．７６′　・・・　７６ ”に隣接して流路の、設定体積を定めるためのオフセット部分８６を有する、請 求項（３）に記載の酸素センサー１０゜（５）前記多孔性濾過物質９０が、前記 環状部分９４から延びる内方に突出したリップ９６を有し、前記リップ９６が不 純物が基準室６８に通らないようにするために前記リード線１２に係合する、請 求項（４）に記載の酸素センサー。

国際調査報告 国際調査報告 ｐ５εε０２二３０ Ｓ＾　２３４６１

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属シェル内に位置決めされた電解質部材と、金属シェルに取付けられた スリーブ内に位置決めされた端子部材とを有し、端子部材がグロメットを、電解 部材を制御装置に連結するリード線に保持し、前記金属シェルが、前記リード線 用の中央開口部を持つ端部材と、環境空気を端子部材と電解部材との間の基準室 に通す複数の開口部とを有する、酸素センサーにおいて、ベースと、前記端子部 材の軸線方向ボアの中に延びる環状突出部とを有する多孔性濾過物質と、 前記電解質部材から延び、前記多孔性濾過物質を軸線方向に付勢して前記端部材 と係合させるように前記端子部材に作用するばねと、 周面を持つ円筒形本体を有するシール部材とを有し、前記周面がフランジに隣接 して溝を有し、前記円筒形本体が一連のランドを構成する一連の溝を持った軸線 方向ボアを有し、前記リード線が前記軸線方向ボアを貫通し、複数のシール面を 形成するため前記一連のランドに係合し、他方、前記フランジが円周方向半径方 向シールを形成するため前記多孔性濾過物質の内面に係合し、前記中央開口部を 取り囲む前記端が前記シールを前記端に対して位置決めするため前記シールの前 記溝に位置決めされ、前記金属シェルのスリーブの端子部材が電解質部材に提供 された排気ガスと環境空気の温度差に膨張によって応答し、前記ばねがベースを 前記複数の開口部に押し当てる一定の力を出して前記基準室に水を提供しないよ うにすることを特徴とする、改良酸素センサー。
2. （２）前記シールが、温度変化に応答して生じた体積変化に応答して前記端部材 と共に移動し、前記シールが、前記体積変化の間、半径方向シールを保持するた め前記濾過物質に半径方向に係合するフランジを有する、請求項（１）に記載の 酸素センサー。
3. （３）環境空気を前記複数の開口部へ流すための流路をスリーブと共に、構成す るため、前記端部材と同心であり、該端部材に取付けられたキャップ部材を有す る、請求項（２）に記載の酸素センサー。
4. （４）前記キャップ部材が、前記複数の開口部に隣接して流路の、設定体積を定 めるためのオフセット部分を有する、請求項（３）に記載の酸素センサー。
5. （５）前記多孔性濾過物質が、前記環状突出部から延びる内方に突出したリップ を有し、前記リップが不純物から前記センサーの内部を保護するために前記リー ド線に係合する、請求項（４）に記載の酸素センサー。