JPH054002U - 酸素センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロテクタの外周面に排気ガス中のカーボン
が付着するのを防止し、通気孔を介して排気ガスの流通
を速やかに行い、応答性を良好に維持できるようにした
酸素センサを提供する。 【構成】 プロテクタ２１の胴部２１Ｂ外周側に、ホル
ダ２の取付部２Ａとプロテクタ２１の先端のストッパ２
３との間で周方向および軸方向に移動可能な環状リング
２２を挿通し、プロテクタ２１の先端には環状リング２
２を抜止めすべく、径方向外向きに突出する円板状のス
トッパ２３をロー付けして設け、該ストッパ２３には、
プロテクタ２１の底部２１Ａを貫通して排出穴２３Ａを
設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば自動車等の排気管等に取付けられ、排気ガス中の酸素濃度を 検出するのに好適に用いられる酸素センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、自動車等のエンジンにあっては、空気と燃料との混合気を燃焼室内で 燃焼させて所望の出力を得るようにしており、空気と燃料との混合比、即ち空燃 比が小さく（燃料が濃く）なると不完全燃焼を起し、逆に、空燃比が大きく（燃 料が薄く）なると出力が低下してしまう。

【０００３】 このため、自動車等には、排気管等に酸素センサを取付けて、排気ガス中の酸 素濃度を検出し、これによって、前記空燃比をフィードバック制御するようにし ている。

【０００４】 ここで、図４および図５に従来技術の酸素センサを示す。

【０００５】 図において、１は外形を構成するセンサ本体を示し、該センサ本体１はホルダ ２および後述のキャップ３から大略構成されている。

【０００６】 ここで、ホルダ２は段付筒状をなし、先端側に設けられ外周面におねじ部が形 成された外径寸法Ｌをなす取付部２Ａと、基端側に設けられた嵌合部２Ｂと、該 嵌合部２Ｂと取付部２Ａとの間に位置して径方向外向きに突設され、外形が六角 形状をなす鍔状の締付部２Ｃとから大略構成されている。また、前記嵌合部２Ｂ の外周側にはキャップ３の先端側をカシメ固定するための環状溝２Ｄが全周に亘 って形成され、ホルダ２の取付部２Ａの内周側には後述のジルコニアチューブ５ と係合する環状の肩部２Ｅが形成されている。

【０００７】 ３は薄肉のステンレス鋼等から段付筒状に形成されたキャップを示し、該キャ ップ３は開口部３Ａと、筒状の胴部３Ｂと、該胴部３Ｂの先端側に設けられ、キ ャップ３をホルダ２の環状溝２Ｄにカシメ固定する、例えば６個のカシメ部３Ｃ ，３Ｃ，…（２個のみ図示）と、胴部３Ａの基端側に設けられた段部３Ｄと、該 段部３Ｄから基端側に向けて突出形成された小径筒部３Ｅとから構成される。

【０００８】 ４はキャップ３内に軸方向に伸長して配設された絶縁筒体を示し、該絶縁筒体 ４はアルミナ等のセラミック材料によって段付筒状に形成され、その基端側はキ ャップ３の小径筒部３Ｅ内に挿入され、先端側はホルダ２の嵌合部２Ｂ内に嵌挿 されている。そして、該絶縁筒体４はセンサ本体１と後述のコンタクトプレート １０との間を絶縁状態に保つようになっている。

【０００９】 ５は基端側がホルダ２の肩部２Ｅにリング状のワッシャ６を介して係合され、 先端側がホルダ２の取付部２Ａから外部に突出したジルコニアチューブを示し、 該ジルコニアチューブ５は酸化ジルコニウム等のセラミック材料によって先端側 の断面が略Ｕ字形状をなす有底筒体に形成され、その基端側は大径の開口部５Ａ となり、突出端となる先端側は閉塞端５Ｂとなっている。そして、該ジルコニア チューブ５はその内側と外側との酸素に濃度差が生じると、酸素イオンが通り抜 けるようになり、後述の外側電極７、内側電極８間に起電力（検出信号）を発生 させるようになっている。また、該ジルコニアチューブ５の内，外面には多孔質 の白金（図示せず）がコーティングされ、前記起電力の増幅作用（触媒作用）を 行うようになっている。

【００１０】 ７，８はジルコニアチューブ５の外面，内面にそれぞれ設けられた外側電極， 内側電極を示し、該外側電極７，内側電極８は白金等の金属材料をジルコニアチ ューブ５の外面，内面に塗布等の手段を用いて付着させることにより形成されて いる。また、該外側電極７はホルダ２の肩部２Ｅにワッシャ６を介して接続され 、アースされるようになっている。そして、内側電極８はジルコニアチューブ５ の閉塞端５Ｂ内面側から開口部５Ａの端面側まで引出し部８Ａとなって伸び、該 引出し部８Ａはコンタクトプレート１０に接続されている。

【００１１】 ９はジルコニアチューブ５の突出端側を保護すべく、底部９Ａと胴部９Ｂを有 する有底筒状に形成されたプロテクタを示し、該胴部９Ｂの外径寸法Ｍは、前記 ホルダ２の取付部２Ａの外径寸法Ｌよりも小さく形成されている。そして、該プ ロテクタ９はその基端側がホルダ２の先端側にカシメ固定され、ジルコニアチュ ーブ５とほぼ同軸に位置決めされている。また、該プロテクタ９には、胴部９Ｂ の周面に複数の通気孔９Ｃ，９Ｃ，…が長手方向に伸長して形成され、該各通気 孔９Ｃは排気管中の排気ガスをジルコニアチューブ５の外面側に導入するように なっている。

【００１２】 １０は絶縁筒体４内を軸方向に伸長して配設されたコンタクトプレートを示し 、該コンタクトプレート１０はステンレス鋼等からなる一枚の金属板をプレス等 の手段で曲げ加工することにより形成され、その基端側には後述のリード線１１ に接続される接続部１０Ａが、先端側には円板状のコンタクト部１０Ｂがそれぞ れ設けられている。そして、該コンタクト部１０Ｂはジルコニアチューブ５の開 口部５Ａ端面と絶縁筒体４の先端側端面との間で後述するディスクスプリング１ ２のばね荷重により強く挟持され、これにより内側電極８を介してジルコニアチ ューブ５の内面側と電気的に接続されている。

【００１３】 １１は先端側がコンタクトプレート１０の接続部１０Ａに接続され、センサ本 体１外へと導出されたリード線を示し、該リード線１１はジルコニアチューブ５ の起電力を検出信号として、内側電極８およびコンタクトプレート１０を介して 外部のコントロールユニット（図示せず）へと出力するようになっている。

【００１４】 １２はキャップ３の段部３Ｄと絶縁筒体４の基端側との間に配設されたディス クスプリングで、該ディスクスプリング１２は皿ばねによって形成され、絶縁筒 体４を介してジルコニアチューブ５の開口部５Ａ外周側をホルダ２の肩部２Ｅに 押付けると共に、コンタクトプレート１０のコンタクト部１０Ｂに挟持力等を与 えるようになる。

【００１５】 １３はリード線１１の周囲をシールしているラバーチューブを示し、該ラバー チューブ１３はフッ素ゴム等によって形成され、前記リード線１１と絶縁筒体４ の基端側、キャップ３の小径筒部３Ｅの間に介挿されている。そして、該ラバー チューブ１３はリード線１１の周囲からセンサ本体１および絶縁筒体４内に雨水 等が浸入するのを防止するようになっている。

【００１６】 従来技術による酸素センサは、上述の如き構成を有するもので、まず、プロテ クタ９が取付けられたホルダ２内にワッシャ６を介してジルコニアチュ−ブ５を 挿入した後、コンタクトプレート１０のコンタクト部１０Ｂをジルコニアチュ− ブ５の開口部５Ａ側に押付けるようにして絶縁筒体４をホルダ２の嵌合部２Ｂ内 に嵌挿し、ディスクスプリング１２で絶縁筒体４等をホルダ２側に押付けながら キャップ３の先端側をホルダ２の嵌合部２Ｂの外周側に嵌合させ、キャップ３を 各胴部３Ｂの先端側でホルダ２の環状溝２Ｄに、６か所のカシメ部３Ｃ，３Ｃ， …によって固定して組立てられる。

【００１７】 そして、当該酸素センサはホルダ２の締付部２Ｃをスパナ等の工具で締付け、 取付部２Ａを車両の排気管（図示せず）に螺着することにより、センサ本体１の ジルコニアチューブ５等が排気管内に突出した状態で取付けるようになる。排気 管中の排気ガスはプロテクタ９の各通気孔９Ｃを介してジルコニアチューブ５の 周囲に導入され、このとき、排気ガスは空気と燃料との混合気を燃焼させた廃ガ スであるから、この排気ガス中の酸素濃度は低下しており、ジルコニアチューブ ５内側の大気と外側の排気ガスとの間には酸素濃度に差が生じ、該ジルコニアチ ューブ５の外側電極７、内側電極８間には起電力が発生する。そして、この起電 力は検出信号として、コンタクトプレート１０、リード線１１を介してコントロ ールユニットへと出力され、空燃比をフィードバック制御するのに用いられる。

【００１８】

【考案が解決しようとする課題】 ところで、上述した従来技術では、例えば長期に亘る稼動により、図５に示す 如く、エンジンの排気ガス中のカーボンＣ（すす）が酸素センサのプロテクタ９ の外側面に付着することがあり、これを放置するとカーボンＣの付着が累積的に 増大し、プロテクタ９の各通気孔９Ｃを閉塞するようになる。

【００１９】 そして、プロテクタ９内には排気管中の排気ガスが流通しにくくなり、ジルコ ニアチューブ５の外側への排気ガスの導入に時間的な遅れが生じ、エンジンの空 燃比をフィードバック制御できなくなるという問題がある。

【００２０】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は、プロテク タへのカーボンの付着を防止して、プロテクタの各通気孔からジルコニアチュー ブに向けて排気ガスを確実に流通させることができ、応答性が悪くなるのを防止 できるようにした酸素センサを提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決する手段】

上記課題を解決するために本考案が採用する構成の特徴は、プロテクタには、 該プロテクタの底部端面に固着され、該プロテクタから径方向外向きに突出する ストッパと、プロテクタの外周側に移動可能でかつ回転可能に挿通され、該スト ッパとホルダの取付部との間で移動が規制される環状リングとを設けたことにあ る。

【００２２】

【作用】

上記構成により、例えばプロテクタをジルコニアチューブと共に排気管内へと 下向きに挿入して取付ければ、環状リングは排気ガスの流れによりプロテクタの 外側で浮動するように上，下に移動し、このときに該環状リングの内周側でプロ テクタの外側に付着したカーボンを擦り落すことができる。

【００２３】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１ないし図３を用いて詳述する。なお、前述した従 来技術と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２４】 図中、２１は本実施例のプロテクタを示し、該プロテクタ２１は従来技術で述 べたプロテクタ９とほぼ同様に、底部２１Ａと外径寸法Ｍに形成された胴部２１ Ｂを有する有底筒状に形成され、胴部２１Ｂの周面には複数の通気孔２１Ｃ，２ １Ｃ，…（２個のみ図示）が形成されている。

【００２５】 ２２は前記プロテクタ２１の胴部２１Ｂの外周側に挿通して設けられた環状リ ングを示し、該環状リング２２は波形ワッシャ等によって形成され、その内周側 には挿通穴２２Ａが設けられている。そして、該挿通穴２２Ａの内径寸法Ｎは、 ホルダ２の取付部２Ａの外径寸法Ｌと胴部２１Ｂの外径寸法Ｍとの中間の寸法と なるように形成され、環状リング２２の外径寸法Ｏはホルダ２の取付部２Ａの寸 法Ｌよりも小さく形成されている。また、該環状リング２２は、図２および図３ に示す如く、急な傾きの急斜部２２Ｂと、緩やかな傾きの緩斜部２２Ｃとが周方 向に交互に連続するようにプレス成型されている。そして、該環状リング２２は プロテクタ２１の胴部２１Ｂの外周側に挿通されたとき、ホルダ２の取付部２Ａ と後述するストッパ２３の間で、周方向の回転と軸方向の移動が許容されるよう になっている。

【００２６】 ２３は前記プロテクタ２１の底部２１Ａの端面にロー付けにより固着された円 板状のストッパを示し、該ストッパ２３は前記環状リング２２の内径寸法Ｎより も大きく、外径寸法Ｏよりも小さい外径寸法Ｐに形成され、プロテクタ２１の先 端から径方向外向きに突出して前記環状リング２２がプロテクタ２１の胴部２１ Ｂから抜け落ちるのを防止している。そして、該ストッパ２３には、前記プロテ クタ２１の底部２１Ａの内側まで貫通する排出穴２３Ａが設けられている。

【００２７】 本実施例による酸素センサは上述の如き構成を有するもので、その基本的な作 動については従来技術によるものと格別差異はない。

【００２８】 然るに、本実施例では、プロテクタ２１の胴部２１Ｂに、周方向に交互に急斜 部２２Ｂ，２２Ｂ，…と緩斜部２２Ｃ，２２Ｃ，…が連続して形成された環状リ ング２２を挿通穴２２Ａを介して挿通し、プロテクタ２１の先端には径方向外向 きに突出する円板状のストッパ２３をロー付けして設け、該ストッパ２３には、 プロテクタ２１の底部２１Ａを貫通する排出穴２３Ａを設け、環状リング２２を ホルダ２の取付部２Ａとストッパ２３との間で周方向および軸方向に移動させる 構成としたから、当該酸素センサをエンジンの排気管内に図１に示す如く下向き に取付けたときには、環状リング２２がエンジンからの振動や排気ガスの流れに より、プロテクタ２１の胴部２１Ｂの外周側で周方向に回転しながら、上下方向 に移動するようになり、該環状リング２２は挿通穴２２Ａの内側でプロテクタ２ １の胴部２１Ｂの外周面を擦りながらホルダ２の取付部２Ａとストッパ２３の間 を上，下動し、プロテクタ２１の胴部２１Ｂの外側面に付着したカーボンＣを削 り取ることができる。そしてこのカーボンＣはプロテクタ２１の外部に落下した り、各通気孔２１Ｃからプロテクタ２１内に落下してプロテクタ２１の底部２１ Ａ側からストッパ２３の排出穴２３Ａを介して外部へと排出させることができる 。

【００２９】 かくして、本実施例によれば、プロテクタ２１の外側面へのカーボンＣの付着 を酸素センサの使用開始時から防止することができ、プロテクタ２１の各通気孔 ２１ＣがカーボンＣで閉塞されるような事態を解消できると共に、ジルコニアチ ューブ５に向けて排気ガスを速やかに流通させることができ、当該酸素センサの 応答性を確実に向上させることができる。

【００３０】 なお、前記実施例では、環状リング２２に、プレス加工による急斜部２２Ｂ， ２２Ｂ，…と緩斜部２２Ｃ，２２Ｃ，…を設け、該環状リング２２を排気ガスの 流れやエンジンの振動等によって回転させるものとして述べたが、本考案はこれ に限るものではなく、たとえば、環状リングには外周に１箇所錘り等を設け、エ ンジン等の振動によって回転および移動するように構成してもよい。

【００３１】 また、前記実施例では、酸素センサをジルコニアチューブおよびプロテクタが 下向きとなるように排気管内に取付けるものとして述べたが、本考案はこれに替 え、ジルコニアチューブおよびプロテクタが横向きとなるように取付けても構わ ない。

【００３２】

【考案の効果】

以上詳述した通り、本考案によれば、プロテクタには、該プロテクタの底部端 面に固着され、該プロテクタから径方向外向きに突出するストッパと、プロテク タの外周側に移動可能でかつ回転可能に挿通され、該ストッパとホルダの取付部 との間で移動が規制される環状リングとを設けたから、該環状リングがホルダの 取付部とストッパの間で移動，回転するときに該環状リングの内周側でプロテク タの外周側に付着したカーボンを擦り落し、プロテクタに設けた通気孔がカーボ ンによって閉塞されるのを防止できると共に、ジルコニアチューブに向けて排気 ガスの流通を速やかに行わせ、酸素濃度の検出を高い応答性をもって行うことが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による酸素センサを示す要部拡
大断面図である。

【図２】本考案の実施例による環状リングを示す正面拡
大図である。

【図３】図２に示す環状リングの側面図である。

【図４】従来技術による酸素センサを示す縦断面図であ
る。

【図５】図４に示す酸素センサの外観図である。

【符号の説明】

２ ホルダ ２Ａ 取付部 ２Ｂ 嵌合部 ３ キャップ ４ 絶縁筒体 ５ ジルコニアチューブ １０ コンタクトプレート ２１ プロテクタ ２１Ｃ 通気孔 ２２ 環状リング ２３ ストッパ Ｃ カーボン

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 先端側が車両への取付部となり、基端側
   が嵌合部となった筒状のホルダと、該ホルダの嵌合部外
   周に嵌合して固定された筒状のキャップと、該キャップ
   内に軸方向に伸長して配設された絶縁筒体と、基端側が
   前記ホルダに取付けられ、先端側が該ホルダの取付部か
   ら外部に突出したジルコニアチュ−ブと、該ジルコニア
   チューブの突出端を覆うように前記ホルダの取付部内周
   側に固定され、複数の通気孔が形成された有底筒状のプ
   ロテクタと、前記絶縁筒体内に設けられ、ジルコニアチ
   ュ−ブと電気的に接続されたコンタクトプレートとから
   なる酸素センサにおいて、前記プロテクタには、該プロ
   テクタの底部端面に固着され、該プロテクタから径方向
   外向きに突出するストッパと、前記プロテクタの外周側
   に移動可能でかつ回転可能に挿通され、該ストッパと前
   記ホルダの取付部との間で移動が規制される環状リング
   とを設けたことを特徴とする酸素センサ。