JP2000511645A - センサのためのシール部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特に内燃機関の排ガス内の酸素含有量を調べるためのガスセンサ（１０）のセンサ部材（２７）ためのシールを提案する。このシールは，ケーシング（１２）の縦孔（１５）内にはめ込まれた少なくとも１つのシール部材（３７）から成っており，このシール部材はホウ素（ＢＮ）の六方晶系の同素体と酸化物セラミック成分，有利にはステアタイト，との混合物から成っている。

Description

【発明の詳細な説明】 センサのためのシール部材 背景技術 本発明は請求項１の上位概念によるガスセンサのセンサ部材のためのシールか ら出発する。このようなシールは例えばＤＥ １９５ ３２ ０９０から公知で あり，この公知のシールにおいては，センサ部材はケーシングの縦孔内で，少な くとも２つのシール体とこれらのシール体の間に配置されている変形可能な付加 シールとによって取り付けられている。両方のシール体はケイ酸アルミニウムマ グネシウム又はステアタイトから成り，これらのシール体の間に取り付けられて いるシール体はホウ素窒化物の六方晶系同素体から成っている。 発明の利点 請求項１の特徴を具備した本発明によるシールは，シールがガス密であるとと もに，液体特に燃料に対して不透過性であり，しかも極めて大きな耐熱性を有し ているという利点を備えている。このことは，ホウ素窒化物（ＢＮ）の六方晶系 同素体と少なくとも１種の酸化物セラミック成分との混合物によって達成される 。更に種々の化学的組成のシール部材からシールを構成する代わりに，酸化物セ ラミック成分とＢＮとの混 合物を使用することによって，シールの取り扱い及び組み立てが簡単になる。 従属請求項に記載した手段によって，本発明によるシールを有利に構成し，か つ発展させることが可能である。 特に有利には，ほぼ化学式３ＭｇＯ・４ＳｉＯ₂・Ｈ₂Ｏのステアタイト，換言 すれば凍石の燃焼生成物がＢＮの六方晶系同素体と混合させて使用される。これ によって特に大きな温度安定性が保証される。その六方晶系同素体が，極めて細 粒の，かつその等構造体であるグラファイトと同じように良好に変形可能な化合 物であるホウ素窒化物を使用することによって，シール性が著しく改善される。 特に有利な構成では，シール部材内のＢＮ分は５〜１０重量％である。シール の組み立ての際の良好な取り扱い性は，ステアタイト/ＢＮのシール体があらか じめ焼結された状態で使用され，組み立ての際の力の作用によって変形せしめら れて，シール体の材料がセンサ部材及びケーシングに圧着され，これによってセ ンサ部材がケーシング内でガス密に保持されるようにすると，達成される。 図面 本発明の１実施例は図面に示されており，以下において詳細に説明する。図１ は本発明によるシール装置を有するガスセンサの断面を示す。 実施例 ただ１つの図面はガスセンサ１０，例えば電気化学的酸素センサ，を示し，こ れは金属製のケーシング１２を有しており，このケーシングは，図示していない 測定ガス管内への取り付けのための固定手段としてねじ山１３を有している。ケ ーシング１２は肩形の環状面１６を備えた縦孔１５を有している。肩形の環状面 １６上には例えば金属製のシールリング１８があり，このシールリング上に測定 ガス側のセラミック成形部分２１が載着されている。この測定ガス側のセラミッ ク成形部分２１は縦孔１５の方向に延びている測定ガス側の貫通孔２２を有して いる。測定ガス側のセラミック成形部分２１から間隔をおいて，更に縦孔１５内 に接続側のセラミック成形部分２３が配置されている。この接続側のセラミック 成形部分２３はやはり縦孔１５の方向に延びている中央の接続側の貫通孔２４を 有している。測定ガス側のセラミック成形部分２１の測定ガス側の貫通孔２２と 接続側のセラミック成形部分２３の接続側の貫通孔２４とは互いに一直線に並ん で延びている。 貫通孔２２，２４内には，測定ガス側の端区分２８及び接続側の端区分２９を 備えた小板形のセンサ部材２７がある。 センサ部材２７の測定ガス側の端区分２８はケーシング１２から突出していて ，保護管３１によって取り 囲まれており，この保護管はケーシング１２に固定されている。保護管３１は測 定されるガスのための出入開口３２を有している。接続側の端区分２９は接続接 点３４を有しており，この接続接点はやはりケーシング１２から突出している。 接続接点３４は接続ケーブルを備えた図示していない接点プラグと接点接触せし められる。ケーシング１２から突出している接続側の端区分２９は，図示してい ない包囲体によって取り囲まれており，この包囲体は端区分２９を周囲の影響に 対して保護する。 測定ガス側のセラミック成形部分２１と接続側のセラミック成形部分２３との 間にはシール３７があり，これはＢＮ/ステアタイトの混合物から成っている。 ホウ素窒化物は六方晶系同素体として存在し，例えばシール部材３７に対して１ ０重量％の割合を有している。このシール部材３７上を接続側のセラミック成形 部分２３が加圧している。接続側のセラミック成形部分２３のこの加圧力は金属 スリーブ４０によって作用せしめられる。金属スリーブ４０は例えば一様に分配 された複数の，内方に向いたつめ４１を有しており，これらのつめはケーシング １２に形成されたノッチ４２内に係合している。しかし金属スリーブ４０をケー シング１２と溶接しておくことも考えられる。ＢＮ/ステアタイト混合物から成 るシール部材３７は，ケーシング１２の縦孔１５内に取り付ける前に，例えば５ ００℃の低い温度で焼結されて，あらかじめリングに成形される。このようにし て形成されたリング形のシール部材３７は，この実施例におけるように，センサ 部材２７を既に有している縦孔１５内にはめ込まれる。シール３７上に次いで接 続側のセラミック成形部分２３が配置される。次いで接続側のセラミック成形部 分上に金属スリーブ４０が載着される。次いで例えばプランジャによって金属ス リーブ４０上に力が作用せしめられ，この力は接続側のセラミック成形部分２３ を介してシール部材３７に作用する。この場合シール部材３７のあらかじめ製作 されたリングは変形せしめられ，シール部材３７の材料がセンサ部材２７及びケ ーシング１２に圧着される。 シール作用は大体において六方晶系のＢＮ−同素体の割合によって決定される ことが分かった。 広い温度範囲にわたってガス及び燃料に対するシール性を達成するために重要 なことは，シール部材３７に常に金属スリーブ４０からの力が作用していること である。ホウ素窒化物の熱膨張係数（約４．４×１０^-6Ｋ^-1）よりもステアタイ トの熱膨張係数（８．８×１０^-6Ｋ^-1）が大きいことに基づいて，両方の成分を 相応に混合することによって，温度が高い場合でも金属スリーブ４０からの加圧 力をシール部材３７に作用させることができる。 本発明によるシール部材３７は金属製のケーシング 内のプレーナ型のセンサ部材のシールに限定されるものではない。このようなシ ール部材３７をいわゆるフィンガセンサのシールに使用することも当然考えられ る。この場合には，シール部材３７のためのあらかじめ製作されたリングの構造 を，縦孔及びケーシングとフィンガ形のセンサ部材との接触面の幾何形状に適合 させるだけでよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アントン ハンス ドイツ連邦共和国 Ｄ―70435 シュツツ トガルト シュタインハイマー シュトラ ーセ 17アー (72)発明者 ヨハン ヴェーアマン ドイツ連邦共和国 Ｄ―70184 シュツツ トガルト シュヴァーレンベルクシュトラ ーセ 172

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 特に内燃機関の排ガス内の酸素含有量を調べるためのガスセンサのセンサ部 材のためのシールであって，金属製のケーシングの縦孔内でセンサ部材をシール する形式のものにおいて，少なくとも１つのシール部材（３７）から成るシール 装置が設けられており，このシール部材（３７）は，ホウ素窒化物（ＢＮ）と少 なくとも１種の酸化物セラミック化合物との混合物から成っていることを特徴と する，センサ部材のためのシール。 2. 酸化物セラミック化合物が，大体においてステアタイトであることを特徴と する，請求項１記載のシール。 3. ＢＮの六方晶系同素体が存在していることを特徴とする，請求項１記載のシ ール。 4. シール部材（３７）内のＢＮの割合が５〜１０重量％であることを特徴とす る，請求項１から３までのいずれか１項に記載のシール。 5. 変形可能な部体としてのシール部材（３７）が使用されて，ケーシング（１ ２）の縦孔内に押し込まれ ており，変形可能な部体がプレスされて，変形せしめられ，これによってシール 部材の材料がセンサ部材（２７）及びケーシング（１２）に圧着せしめられるよ うにしたことを特徴とする，請求項１記載のシール。 6. ケーシング（１２）の縦孔内で互いに間隔をおいて，測定ガス側のセラミッ ク成形部分（２２）と接続側のセラミック成形部分（２３）とが配置されており ，これら両方のセラミック成形部分の間にシール部材（３７）が配置されている ことを特徴とする，請求項１記載のシール。 7. ケーシングと結合されている加圧部材（４０）が設けられており，この加圧 部材は接続側のセラミック成形部分（２３）を加圧していることを特徴とする， 請求項６記載のシール。 8. ＢＮと酸化物セラミック成分とから成るシール部材（３７）の混合物を成形 部分にプレスし，次いで焼結し，成形部分の粉末構成要素をガスセンサの組み立 ての際にプレス力の作用で変形させることを特徴とする，請求項１から７までの いずれか１項記載のシールを製作する方法。