JPH0631421Y2 - 酸素センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は内燃機関において排気中の酸素濃度を検出する
ため等に使用される酸素センサに関する。

＜従来の技術＞ 従来、この種の酸素センサ、例えば内燃機関の排気中の
酸素濃度を測定するものでは、酸化ジルコニムＺｒＯ_２
（ジルコニア）によって形成したチューブ内に導かれる
大気（酸素濃度略一定）とこのチューブ外に導かれる排
気との酸素濃度比に応じてジルコニアチューブに起電力
を発生させ、この起電力の大小により排気中の酸素濃度
を検出するようになっている（実開昭６０−１６１８５
６号公報参照）。かかる酸素センサの従来例を第２図に
示す。

図において、ホルダー１の先端部に閉塞端部を有するジ
ルコニアチューブ２を保持し、このジルコニアチューブ
２の先端部をスリット付のプロテクタ３で覆っている。
このジルコニアチューブ２の内外表面にはそれぞれ一部
に白金が被膜され、これらを起電力取出し用の電極とし
ている。

また、ジルコニアチューブ２の基端部に筒状のヒータケ
ース４の先端部に取付けた金属製のコンタクトプレート
５を接触させ、ヒータケース４を包覆するアイソレーシ
ョンブッシュ６の先端部をコンタクトプレート５に当接
させると共に、ホルダー１の基端部内周面に嵌合させて
ある。ホルダー１の基端部外周面には、円筒状の金属製
キャップ７の一端部を加締めにより固定し、同時にキャ
ップ７の他端部でアイソレーションブッシュ６の基端部
に取付けた皿バネ８とフッ素ゴム製のシーリングラバー
９を保持している。アイソレーションブッシュ６は、前
記皿バネ８によってホルダー１側に押圧付勢されてお
り、また、シーリングラバー９はアイソレーションブッ
シュ６の中空部を導通される起電力取出し用のリード線
やセラミックヒータ10用リード線を外部に導出する。

＜考案が解決しようとする課題＞ ところで、かかる従来の酸素センサでは、高温状態（例
えば280℃以上）で使用すると、フッ素ゴム等によって
形成される前記シーリングラバー９が焼けて燃焼ガス
（フッ素ガス）が発生することがあり、この燃料ガスが
ジルコニアチューブ２の内側に侵入して基準大気の酸素
濃度を低くしたり、ジルコニアチューブ２内側の白金電
極を劣化させるなどして、排気中の酸素濃度に応じた起
電力を得られなくなる惧れがあった。

また、シーリングラバー９が焼けることにより硬化して
シール性が悪化し、シーリングラバー９の周囲からセン
サ内に水等が侵入して特性不良を発生させることもあ
り、比較的温度が低く然も水が掛かり難い場所に設置す
る必要があって取付け位置が限定されていた。

本考案は上記問題点に鑑みなされたものであり、高温使
用状態において特性不良の原因となるような有害燃焼ガ
スの発生を回避でき、また、水の侵入も回避することが
できる酸素センサを提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ そのため本考案では、ホルダー先端部にセンサ素子が保
持されると共に、前記ホルダーの基端部外周に金属製の
円筒状キャップの一端部が嵌合固定され、前記円筒状キ
ャップの他端部開口端をセンサ素子部からのリード線導
出部とする酸素センサにおいて、円筒状外周壁に凹凸部
を有し、かつ、リード線が挿通される貫通孔が形成され
る金属製のリード線導出部材を、前記円筒状キャップの
他端部開口端に対して間に耐熱性合成樹脂製の円筒状部
材を介在させて嵌合させ外方から加締め固定する一方、
前記貫通孔の内周に窄まり部を有する耐熱性合成樹脂製
のチューブを嵌挿し、該チューブの窄まり部にリード線
を嵌挿させて外部に導出させるよう構成した。

＜作用＞ かかる構成の酸素センサによれば、筒状キャップの他端
部開口端がリード線導出部とされ、センサ素子からのリ
ード線がかかる開口端から導出される。ここで、比較的
容易に熱分解してガスを発生させるようなシールラバー
を用いず、円筒状外周壁に凹凸部を有し、かつ、リード
線が挿通される貫通孔が形成される金属製のリード線導
出部材を、前記キャップの開口端に対して間に耐熱性合
成樹脂製の円筒状部材を介在させて嵌合させ外方から加
締め固定する。即ち、リード線導出部材を金属製とする
と、円筒状キャップとの間のシールが良好に行えなくな
るため、リード線導出部材の外周に凹凸部を形成すると
共に、キャップとの間に耐熱性合成樹脂製の円筒状部材
を介在させ、外方から加締固定することでキャップとリ
ード線導出部材との間に前記円筒状部材を密着させてシ
ールできるようにした。

また、前記リード線導出部材に形成された貫通孔の内周
には、窄まり部を有する耐熱性合成樹脂製のチューブが
嵌挿され、このチューブの窄まり部にリード線を嵌挿さ
せて外部に導出させることにより、リード線周囲のシー
ルを図る。

＜実施例＞ 以下に本考案の実施例を第１図に基づいて説明する。
尚、第２図に示した従来例と同一要素には同一符号を付
して説明を省略する。

図において、円筒状キャップ７の一端部（図中下端部）
はホルダー１の基端部外周面に嵌合接続されており、か
かるキャップ７の他端部（図中右端部）が先窄まり開口
端となってリード線導出部７ａを形成している。そし
て、セラミックヒータ10の通電用やジルコニアチューブ
２における起電力取出し用のリード線11は、アイソレー
ションブッシュ６の中空部を延設されて、前記リード線
導出部７ａを介して外部に導出される。

アイソレーションブッシュ６の基端部には、その中空開
口を覆うように、リード線11が挿通される貫通孔12aが
形成された円板状のスペーサ12が設置されている。更
に、前記スペーサ12の外端面には、前記貫通孔12aに位
置合わせして貫通孔13aが形成されたリード線導出部材1
3の一端が当接されている。

前記リード線導出部材13は、金属製の円筒状部材であっ
て、その外周にリング状の凹陥部13bが２か所に形成さ
れて外周面が凹凸をなしている。このリード線導出部材
13は、キャップ７に嵌挿された後、外方から加締められ
て固定されるものであるが、キャップ７の内周とこのリ
ード線導出部材13外周との間に、中空円筒状のシール部
材14が介装されるようにしてある。

前記シール部材14は、耐熱性合成樹脂、例えばテフロン
（Du Pont社、商品名）等のフッ素樹脂によって形成さ
れており、熱可塑性を示さず耐熱性の良いフッ素樹脂の
ような合成樹脂で形成することで、比較的高温状態で使
用しても熱分解（燃焼）してガスを発生することがない
ようにしてある。

前記シール部材14を間に挟んでリード線導出部材13を加
締め固定すると、リード線導出部材13に形成した凹陥部
13bにシール部材14がキャップ７に押されて変形して入
り込むことで、キャップ７の内周及びリード線導出部材
13の外周にシール部材14が密着して良好なシール性が得
られる。

一方、リード線11が挿通されるリード線導出部材13に形
成された貫通孔13aは、アイソレーションブッシュ６側
からリード線11の外径よりも充分に大きな内径で延設さ
れた後、途中で傾斜角30〜60°程度で先窄まりとなって
リード線11の外径よりも僅かに大きな程度の内径となり
外方端に開口するようになっている。かかる貫通孔13a
の内周には、その先窄まり形状に合わせて形成されたチ
ューブ15が嵌挿される。このチューブ15は、前記シール
部材14と同様にフッ素樹脂等の耐熱性合成樹脂によって
形成されたものであり、その先窄まり開口端15aの内径
がリード線11の外径よりも僅かに小となるようにしてあ
る。

このようなチューブ15が嵌挿される貫通孔13aにリード
線11をアイソレーションブッシュ６側から挿通すると、
リード線11がチューブ15の先窄まり開口端15aを拡径す
ることで嵌挿が許容されることになるので、リード線11
の外周とチューブ15の先窄まり開口端15aが密着して
（チューブ15の先窄まり開口端15aがリード線11外周に
食い込んで）良好なシール性が得られると共に、リード
線11によってチューブ15を外方に押広げるような力が加
わるため、チューブ15の外周が貫通孔13aの内周に密着
して、ここでも良好なシール性が確保される。

また、リード線導出部材13の外方端には、皿バネ16が介
装されており、この皿バネ16によってリード線導出部材
13をアイソレーションブッシュ６側に押圧することで、
熱収縮等によって隙間が発生することを回避するように
してある。

このように、本実施例の酸素センサによると、シール性
確保のためにフッ素ゴム等を使用していたリード線導出
部７ａにおいて、金属と耐熱性合成樹脂を使用するよう
にしたので、高温状態で使用しても燃焼ガスが発生する
ことがなく、燃焼ガスの発生によるセンサ出力の低下を
防止できる。

また、リード線導出部材13を金属製とすると、キャップ
７及びリード線11との間のシールが不十分となるが、か
かるシール部に耐熱性合成樹脂を介在させて充分なシー
ル性が確保できるよにしたので、リード線導出部７ａか
ら水などが侵入してセンサの特性不良を発生させる惧れ
もない。

＜考案の効果＞ 以上説明したように本考案によると、高温使用状態にお
いて特性不良の原因となるような有害燃焼ガスを発生さ
せる部材を使用せず、金属と耐熱性合成樹脂とによって
リード線導出部を構成したので、燃焼ガス発生によるセ
ンサ出力の低下を防止することができると共に、耐熱性
合成樹脂によって効果的にシール効果を発揮させること
ができるようにしたので、リード線導出部材を金属製と
したことによってシール不良が発生して水等がセンサ内
に侵入することも防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す酸素センサ断面図、第
２図は従来の酸素センサを示す断面図である。 １……ホルダー、２……ジルコニアチューブ、７……キ
ャップ、７ａ……リード線導出部、11……リード線、13
……リード線導出部材、13a……貫通孔、13b……凹陥
部、14……シール部材、15……チューブ、15a……先窄
まり開口端

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ホルダー先端部にセンサ素子が保持される
   と共に、前記ホルダーの基端部外周に金属製の円筒状キ
   ャップの一端部が嵌合固定され、前記円筒状キャップの
   他端部開口端をセンサ素子部からのリード線導出部とす
   る酸素センサにおいて、 円筒状外周壁に凹凸部を有し、かつ、リード線が挿通さ
   れる貫通孔が形成される金属製のリード線導出部材を、
   前記円筒状キャップの他端部開口端に対して間に耐熱性
   合成樹脂製の円筒状部材を介在させて嵌合させ外方から
   加締め固定する一方、前記貫通孔の内周に窄まり部を有
   する耐熱性合成樹脂製のチューブを嵌挿し、該チューブ
   の窄まり部にリード線を嵌挿させて外部に導出させるよ
   う構成したことを特徴とする酸素センサ。