JPH09229897A - 空燃比センサ - Google Patents
空燃比センサInfo
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- JPH09229897A JPH09229897A JP8062165A JP6216596A JPH09229897A JP H09229897 A JPH09229897 A JP H09229897A JP 8062165 A JP8062165 A JP 8062165A JP 6216596 A JP6216596 A JP 6216596A JP H09229897 A JPH09229897 A JP H09229897A
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- insulating member
- elastic insulating
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Abstract
にシール固定することができ,防水性に優れ,かつ高温
部位に設置可能な空燃比センサを提供すること。 【解決手段】 ハウジング10の上部に配置された保護
カバー11,12と,上記保護カバー11,12の内部
に配置されると共に,リード線31,32,41を挿通
させるためのリード線挿通穴20を有する弾性絶縁部材
2とよりなる。上記弾性絶縁部材2は,軸方向に垂直な
面において最も近接しているリード線挿通穴20同士の
間の最小肉厚及び上記弾性絶縁部材2の最外周面に最も
近接しているリード線挿通穴20と上記最外周面との間
の最小肉厚がいずれも1mm以上であり,かつ上記保護
カバー11,12を内方へかしめることにあり,上記弾
性絶縁部材の外径を10〜20%変形させてなる。
Description
に使用する空燃比センサに関する。
ために,例えば,実公平2−19726号に示すごとき
空燃比センサが,自動車エンジンの排気系を構成する排
気管等に設置されている。
配置された検出素子と,該ハウジングの上部に配置され
た保護カバーと,該保護カバー内に挿入されたリード線
と,該保護カバーの内部に配置されると共に,上記リー
ド線を挿通させるためのリード線挿通穴を有する弾性絶
縁部材とよりなる。そして,上記リード線挿通穴に上記
リード線を挿通し,上記保護カバーを半径方向に外方か
ら内方へかしめることにより,上記リード線をリード線
挿通穴に密着固定することができる。
燃比センサは,エンジンの高出力化や排気管に設けられ
る三元触媒コンバータのケースへの取付といった取付位
置の多様化等により使用環境における温度,被水といっ
た環境条件がますます厳しくなってきている。例えば,
上記空燃比センサは排気管の下流側等に取付けられる。
が巻き上げた水により空燃比センサが被水する,また,
自動車が水溜りを走行した場合に,該水溜りの水により
空燃比センサが冠水するおそれがある。仮に,上記被水
等により空燃比センサの内部に水分が浸入した場合に
は,空燃比検出出力の低下,検出素子に被水割れ等が生
じ,空燃比センサが故障等する。
スを取出す,また,積層型の空燃比センサ素子において
は2セルタイプ等といった,リード線を多数設ける形式
の空燃比センサが増えている。これらの空燃比センサに
おいては,保護カバー内に挿入配置されるリード線の数
が多く,よって弾性絶縁部材により多くのリード線挿通
穴を設ける必要がある。
けられた弾性絶縁部材は,薄肉部と,厚肉部とが混在す
る構成となっている。従って,上記弾性絶縁部材にリー
ド線を挿入した後,保護カバーをかしめた場合,該かし
めによって上記弾性絶縁部材に生じる圧縮応力が,該弾
性絶縁部材の薄肉部,例えば,リード線挿通穴と弾性絶
縁部材の外周との間等の変形容易な部分に集中し,この
部分に大きな圧縮応力が加わることとなる。
通穴が設けられた弾性絶縁部材は,薄肉部に大きな圧縮
応力の働いた状態,特に圧縮応力による変形の大きな部
分は,弾性絶縁部材が空燃比センサの使用環境下の高温
雰囲気に晒された場合に,圧縮永久歪みが大きくなる傾
向がある。この場合には,リード線挿通穴とリード線と
の間のシール性が悪化し,防水性が悪化するおそれがあ
る。また,上記空燃比センサの実使用環境は,熱的環境
条件や被水環境条件がますます厳しくなっており,従っ
て,上述の問題を原因とした,防水性の低下が非常に発
生しやすい状況となっている。
をリード線挿通穴内に安定かつ確実にシール固定するこ
とができ,防水性に優れ,かつ高温部位に設置可能な空
燃比センサを提供しようとするものである。
挿入配置された検出素子と,該ハウジングの上部に配置
された保護カバーと,該保護カバー内に挿入されたリー
ド線と,上記保護カバーの内部に配置されると共に,上
記リード線を挿通させるためのリード線挿通穴を有する
弾性絶縁部材とよりなる空燃比センサにおいて,上記弾
性絶縁部材は,軸方向に垂直な面において最も近接して
いるリード線挿通穴同士の間の最小肉厚及び上記弾性絶
縁部材の最外周面に最も近接しているリード線挿通穴と
上記最外周面との間の最小肉厚がいずれも1mm以上で
あり,かつ上記保護カバーを内方へかしめることによ
り,上記弾性絶縁部材の外径を10〜20%変形させて
なることを特徴とする空燃比センサにある。
るリード線挿通穴同士の間の最小肉厚』とは,任意のリ
ード線挿通穴同士の間における肉厚において,最も小さ
い肉厚(図3,図5,図6,図7に示すt2)を示して
いる。また,『上記弾性絶縁部材の最外周面に最も近接
しているリード線挿通穴と上記最外周面との間の最小肉
厚』とは,弾性絶縁部材の最外周面と任意のリード線挿
通穴との間における肉厚において,最も小さい肉厚(図
3,図5,図6,図7に示すt1)を示している。
合には,厳しい温度域では,大きな圧縮応力が働く部分
で圧縮永久歪が大きく発生し,リード線挿通穴とリード
線との間のシール性が悪化し,防水性が悪化するおそれ
がある。また,上記最小肉厚の好ましい上限は3.0m
mである。この上限より最小肉厚が厚くなった場合にお
いても,防水性については優れた結果を得ることができ
る。しかし,肉厚の厚くなった分,弾性絶縁部材の体格
が大きくなり,材料コストがより高価となるおそれがあ
る。
ンサの体格も大きくなり,更に他の構成部品の体格も大
きくなる。よって,材料コストが高価となったり,組付
性が悪化するおそれがある。
満である場合には,該弾性絶縁部材に加わる圧縮応力が
不足し,リード線挿通穴とリード線との間のシール固定
が不充分となるおそれがある。一方,上記変形が20%
よりも大きい場合には,上記弾性絶縁部材に加わる圧縮
応力が過剰となり,弾性絶縁部材において,割れ等が生
じるおそれがある。
の出力取出し線,検出素子に接続されたアース線であ
る。また,空燃比センサに内蔵されたヒータへの電力供
給線である。また,これらリード線の本数は1本または
複数本である。また,上記リード線挿通穴は,例えば,
単数または複数の,上記弾性絶縁部材の軸方向と平行方
向に,該弾性絶縁部材の上端から下端までを貫通する貫
通穴より構成されている。
発明にかかる弾性絶縁部材においては,リード線挿通穴
同士の間の最小肉厚及びリード線挿通穴と最外周面との
間の最小肉厚はいずれも1mm以上である。これによ
り,上記弾性絶縁部材の薄肉部における圧縮応力を低減
することができる。よって,高温下に晒された場合の薄
肉部における上記弾性絶縁部材の圧縮永久歪は小さくな
る。
穴の内部において安定かつ確実にシール固定されること
となる。以上により,空燃比センサが被水した際にも,
該空燃比センサの内部への浸水が起こらない。
ーを外方から内方へかしめて,上記弾性絶縁部材の外径
を10〜20%変形させてある。これにより,上記弾性
絶縁部材には,適当な圧縮応力が加えられることとな
る。従って,上記弾性絶縁部材の内部のリード線挿通穴
において,リード線を安定かつ確実にシール固定するこ
とができる。
ンサにおいては,高温雰囲気においても優れた防水性を
維持することができる。以上により,本発明の空燃比セ
ンサは,従来品では取付けることのできなかった,高温
域となる取付け位置に取付けることができる。なお,上
記取付け位置としては,例えば,エンジン直下の排気
管,三元触媒コンバータのケース等が挙げられ,このよ
うに取付位置も従来に比べ自由に設定でき厳しい排出ガ
ス規制に対応できるシステムを構築することができる。
ド線をリード線挿通穴内に安定かつ確実にシール固定す
ることができ,防水性に優れ,かつ高温部位に設置可能
な空燃比センサを提供することができる。
絶縁部材は,硬度がHs(ショア硬さ)60〜85であ
り,かつ耐熱性を有するフッ素ゴムよりなることが好ま
しい。上記条件にかかるゴムを使用することにより,上
記リード線をリード線挿通穴内により一層確実に固定す
ることができ,また高温時の長時間使用寿命の向上を図
ることができる。
変形されにくく,リード線との良好な密着性が得難いお
それがある。なお,上記Hsが60であるフッ素ゴムと
は,補強材等を添加しないフッ素ポリマー自体の硬度で
ある。
絶縁部材の変形前の外径は,上記リード線挿通穴を3〜
5本有する場合には,8.5mm以上であることが好ま
しい。これにより,上記弾性絶縁部材に対し,バランス
よく,等間隔に上記リード線挿通穴を設けることがで
き,各部の肉厚がほぼ均一となる弾性絶縁部材を得るこ
とができる。上記外径が8.5mm未満である場合には
最小肉厚が1mm未満となるおそれがある。
が挿通可能となる程度の大きさが必要であり,また,上
記リード線は,強度とコスト等により一般的に径として
1.6〜2.3mmを使用している。このため,上述の
請求項においてはリード線挿通穴の径として,1.6〜
2.3mm程度を想定している。
ド線挿通穴には半径方向に突出したリブ部を設けてな
り,かつ上記保護カバーのかしめは,上記リブ部を設け
た部分において,上記弾性絶縁部材の外側から行なわれ
ていることが好ましい。これにより,上記リード線挿通
穴にリード線を挿通し,保護カバーのかしめにより,上
記リブ部が容易に変形し,リード線とリード線挿通穴と
の間を安定かつ確実にシールすることができる。よっ
て,優れた防水性を有する空燃比センサを得ることがで
きる。
た部分において保護カバーによりかしめられているた
め,仮にリード線の径と,リード線挿通穴の径との間に
差があり,単なるリード線の圧入という操作のみではリ
ブ部の変形が発生しないような場合においても,リブ部
の変形が発生する。従って,リード線とリード線挿通穴
との間を安定かつ確実にシールすることができる。
壁に設けた単数または複数の突出部分より構成されてい
る。また,上記突出部分は,例えば,弧状突部,三角状
突部等の各種の形状とすることができる。
〜図4を用いて説明する。図1に示すごとく,本例の空
燃比センサ1は,ハウジング10内に挿入配置された検
出素子3と,該ハウジング10の上部に配置された保護
カバー11,12と,該保護カバー11,12内に挿入
されたリード線31,32,41と,上記保護カバー1
1,12の内部に配置されると共に,上記リード線3
1,32,41を挿通させるためのリード線挿通穴20
を有する弾性絶縁部材2とよりなる。
において最も近接しているリード線挿通穴20同士の間
の最小肉厚(図3におけるt2)及び上記弾性絶縁部材
2の最外周面29に最も近接しているリード線挿通穴2
0と上記最外周面29との間の最小肉厚(図3における
t1)がいずれも1mm以上であり,かつ上記保護カバ
ー11,12を内方へかしめることにあり,上記弾性絶
縁部材2の外径を10〜20%変形させてある。
につき説明する。図1に示すごとく,本例の空燃比セン
サ1において,検出素子3は筒状に形成されたジルコニ
ア等の固体電解質よりなり,ハウジング10にシール固
定されている。上記検出素子3は内部に大気室を有し,
該大気室に面するよう内側電極34を有している。
側カバー109が設けてあり,該被測定ガス側カバー1
09により被測定ガス室が構成されている。そして,上
記検出素子3は,上記被測定ガス室に面するよう外側電
極33を有している。また,上記ハウジング10の上端
には,カバー13が設けてなり,該カバー13の上方に
はカバー12が設けてある。そして,上記保護カバー1
1は,上記カバー12の上方に固定されてある。
電極34と導通可能となるようそれぞれ出力取出しホル
ダ314,324が設けてある。そして,これらより延
設された出力取出し線313,323は,インシュレー
ター15に設けたリード線挿通穴150において,それ
ぞれ端子312,322と連結している。また,上記端
子312,322には,それぞれ上記リード線31,3
2が接続されている。
4が挿入されており,その電極414には細線が接続さ
れている。上記細線はインシュレーター15に設けたリ
ード線挿通穴150において,端子412を介してリー
ド線41が接続されている。また,上記弾性絶縁部材2
は,上記保護カバー11の上方側部111においてかし
め固定され,リード線31,32,41を保持してい
る。
る。図2に示すごとく,上記弾性絶縁部材2にはリード
線挿通穴20が4つ設けてある。これらのうち2つは検
出素子3に接続されるリード線31,32が挿通される
穴である。他の2つは検出素子に内蔵されたヒータ4に
接続されるリード線41が挿通される穴である。
おいて,リード線挿通穴20同士の間の最小肉厚はt2
であり,弾性絶縁部材2の最外周面29に最も近接して
いるリード線挿通穴20と上記最外周面29との間の最
小肉厚はt1である。そして,同図より知れるごとく,
t1<t2であり,上記弾性絶縁部材2における最小肉
厚はt1となる。また,同図において,t3はリード線
挿通穴20同士の肉厚を示してはいるが,最小ではな
い。
る。本例の空燃比センサ1にかかる弾性絶縁部材2にお
いては,図3に示すごとく,リード線挿通穴20同士の
間の最小肉厚t2及びリード線挿通穴20と最外周面2
9との間の最小肉厚t1がいずれも1mm以上である。
また,上記弾性絶縁部材2は,上記保護カバー11,1
2をかしめることにより,その外径を10〜20%変形
させてある。これにより,上記弾性絶縁部材2には,適
当な圧縮応力が加えられることとなる。よって,上記弾
性絶縁部材2の薄肉部における圧縮応力を低減すること
ができる。よって,上記弾性絶縁部材2にかかる各部の
圧縮応力において,過大となることを回避することがで
きる。
は,上記リード線挿通穴20の内部において安定かつ確
実にシール固定されることとなる。以上により,空燃比
センサ1が被水した際にも,該空燃比センサ1の内部へ
の浸水が起こらない。
は,高温雰囲気においても優れた防水性を維持すること
ができる。以上により,本例の空燃比センサ1は,従来
品では取付けることのできなかった,高温域となる取付
け位置に取付けることができる。以上に示すごとく,本
例はリード線をリード線挿通穴内に安定かつ確実にシー
ル固定することができ,防水性に優れ,かつ高温部位に
設置可能な空燃比センサである。
との関係につき,図4を用いて説明する。上記防水寿命
の測定は,以下の要領で行った。まず,後述する空燃比
センサに対して,排気管相当の装置に取付け,排気管内
にはリッチの燃焼ガスを流し,検出素子は活性温度以上
となるようにし,しかも弾性絶縁部材を所望の温度(本
例の場合,フッ素ゴムからなる弾性絶縁部材を用い24
0℃に調整)になるようにして,空燃比センサの検出出
力を記録できる様にし,所定の時間経過毎に空燃比セン
サに散水し,検出出力の状態を観察した。この観察によ
り上記空燃比センサにおいて,検出出力が低下する現象
の発生をチェックした。そして,上記試験の開始より上
記現象が発生するに至るまでの時間を防水寿命とした。
を設けた図1に示す空燃比センサを用いて行った。ま
た,上記空燃比センサにおいて,上記保護カバーをかし
めることにより,上記弾性絶縁部材が変形された。そし
て,上記弾性絶縁部材の変形量を,弾性絶縁部材の外径
の5%,10%,15%,20%となした4種類の空燃
比センサを準備した。そして,上記3種類の空燃比セン
サのそれぞれにおいて,弾性絶縁部材の最小肉厚(図3
におけるt1)を,0.5mm,1.0mm,1.5m
mとなした空燃比センサを準備した。以上,12種類の
空燃比センサにおいて測定された防水寿命を,最小肉厚
を横軸に,防水寿命を縦軸にとった線図に対しプロット
した。なお,同図における目標値とは,自動車等,空燃
比センサを取付ける相手側から求められる値(寿命)で
ある。
mm以上,かつ変形量が10〜20%という範囲内にあ
る空燃比センサの防水寿命はすべて目標値を上回り,こ
れらは防水性について優れた性能を有していることが分
かった。また,最小肉厚が1mm未満であり,かつ変形
量が10%未満である空燃比センサの防水寿命はすべて
目標値を下回り,これらが防水性に関して劣っているこ
とが分かった。
部材における最小肉厚につき説明する。図5に示す弾性
絶縁部材2は,リード線挿通穴20を2つ有するもので
ある。このものにおいて,リード線挿通穴20同士の間
の最小肉厚はt2,弾性絶縁部材2の最外周面29に最
も近接しているリード線挿通穴20と上記最外周面29
との間の最小肉厚はt1となる。そして,同図より知れ
るごとく,t1<t2であり,上記弾性絶縁部材2にお
ける最小肉厚はt1となる。
通穴20を3つ有するものである。このものにおいて,
リード線挿通穴20同士の間の最小肉厚はt2であり,
弾性絶縁部材2の最外周面29に最も近接しているリー
ド線挿通穴20と上記最外周面29との間の最小肉厚は
t1となる。そして,同図より知れるごとく,t1<t
2であり,弾性絶縁部材2における最小肉厚はt1とな
る。
通穴20を5つ有するものである。このものにおいて,
リード線挿通穴20同士の間の最小肉厚はt2であり,
弾性絶縁部材2の最外周面29に最も近接しているリー
ド線挿通穴20と上記最外周面29との間の最小肉厚は
t1となる。そして,同図より知れるごとく,t1<t
2であり,弾性絶縁部材2における最小肉厚はt1とな
る。
てはt3のようなものも考えられるが,同図より明らか
にt2<t3であるため,最小肉厚とはならない。更
に,リード線挿通穴の数が2つ〜5つ以外の場合におい
ても,上述と同様の要領で最小肉厚を決定することがで
きる。
である。図8,図9に示すごとく,上記弾性絶縁部材2
における上記リード線挿通穴20には,半径方向に突出
したリブ部21が設けてある。
く,上記リード線挿通穴20の内壁に弧状に突出形成さ
れると共に,一連につながったリング状,かつ弾性絶縁
部材の中心軸方向に2段形成されている。また,図9
(A)に示すごとく,上記の弧状のリブ部21に代え
て,上記リード線挿通穴20の内壁に三角形状に三段に
突出形成されるリブ部219を設けることもできる。な
お,図8(B),図9(A)における符号110,12
0は保護カバー11,12及び弾性絶縁部材2との間に
おけるかしめ前の隙間である。
燃比センサにおいて,保護カバーのかしめは,上記リブ
部を設けた部分において,上記弾性絶縁部材2の外側か
ら行なわれている。その他は,実施形態例1と同様であ
る。
燃比センサにおいては,上記リード線挿通穴20にリー
ド線を挿通し,保護カバーのかしめにより,上記リブ部
21が容易に変形し,リード線32とリード線挿通穴2
0との間を安定かつ確実にシールすることができる。よ
って,本例にかかる弾性絶縁部材2を組付けた空燃比セ
ンサは優れた防水性を有する。
を設けた部分において保護カバーによりかしめられてい
るため,仮にリード線32の径と,リード線挿通穴20
の径との間に差があり,単なるリード線32の圧入とい
う操作のみではリブ部21の変形が発生しないような場
合においても,リブ部21の変形が発生する。従って,
リード線とリード線挿通穴20との間を安定かつ確実に
シールすることができる。
20の寸法精度への気遣いが不要となり,更に寸法設定
上も,リード線32とリード線挿通穴20との間にある
程度のゆとりを持たせることができるため,組付けを容
易に行なうことができる。その他は実施形態例1と同様
の作用効果を有する。
図。
図。
明図。
命と最小肉厚との関係を示す線図。
を有する弾性絶縁部材の断面説明図。
を有する弾性絶縁部材の断面説明図。
を有する弾性絶縁部材の断面説明図。
突起形状のリブ部を有する弾性絶縁部材の断面説明図。
突起形状のリブ部を有する弾性絶縁部材の断面説明図。
Claims (4)
- 【請求項1】 ハウジング内に挿入配置された検出素子
と,該ハウジングの上部に配置された保護カバーと,該
保護カバー内に挿入されたリード線と,上記保護カバー
の内部に配置されると共に,上記リード線を挿通させる
ためのリード線挿通穴を有する弾性絶縁部材とよりなる
空燃比センサにおいて,上記弾性絶縁部材は,軸方向に
垂直な面において最も近接しているリード線挿通穴同士
の間の最小肉厚及び上記弾性絶縁部材の最外周面に最も
近接しているリード線挿通穴と上記最外周面との間の最
小肉厚がいずれも1mm以上であり,かつ上記保護カバ
ーを内方へかしめることにより,上記弾性絶縁部材の外
径を10〜20%変形させてなることを特徴とする空燃
比センサ。 - 【請求項2】 請求項1において,上記弾性絶縁部材
は,硬度がHs60〜85であり,かつ耐熱性を有する
フッ素ゴムよりなることを特徴とする空燃比センサ。 - 【請求項3】 請求項1または2において,上記弾性絶
縁部材の変形前の外径は,上記リード線挿通穴を3〜5
本有する場合には,8.5mm以上であることを特徴と
する空燃比センサ。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項において,
上記リード線挿通穴には半径方向に突出したリブ部を設
けてなり,かつ上記保護カバーのかしめは,上記リブ部
を設けた部分において,上記弾性絶縁部材の外側から行
なわれていることを特徴とする空燃比センサ。
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