JPH08201332A - 酸素センサの組み付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内外面に電極用の導電性被着層が形成された
固体電解質素子２を取付け用主体金具に対して、該両導
電性被着層が共に電気的に絶縁されるとともに気密封止
用の耐熱材料粉末圧縮体８を用いて気密封止されるよう
にして、同軸上に固定した両絶縁型の酸素センサの、気
密封止性を良好に保持するとともに、上記耐熱材料粉末
圧縮体８の該主体金具に対する電気絶縁性能を高める。 【構成】 上記素子の鍔部２１と上記主体金具の段部３
３との間に介装された先側絶縁体５と、該鍔部と該主体
金具の加締部３４との間に介装された該加締部寄りの元
側絶縁体６、該鍔部寄りの中間絶縁体７、及び該絶縁体
６と７の間の気密封止用の耐熱材料粉末圧縮体８とを備
え、該中間絶縁体７は外周部を軸方向元側に延びる管状
壁部７４を備え、該管状壁部の端部が上記元側絶縁体の
軸方向先側端部を自由に嵌入せしめるとともに上記耐熱
材料粉末圧縮体８を加圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば内燃機関からの
排ガス中の酸素濃度を検出するための、酸素センサの組
み付け構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関からの排ガス中の酸素濃度を検
出する酸素センサには、軸方向先側が閉鎖され元側が開
口するとともに先側の内外表面には電極としての導電性
金属質被着層が形成された管形状の固体電解質素子と、
上記固体電解質素子を同軸上に挿通した状態で封止固定
する同じく管形状の取付け用主体金具とを備え、これを
内燃機関の排気管に取り付けたとき内面側電極が基準酸
素濃度ガスとしての大気に、外面側電極が排ガスにそれ
ぞれ接触するようにされて両電極間に排ガス中の酸素濃
度に対応した起電力を生じ、該起電力を酸素濃度出力信
号として取り出すとともに、これを制御回路装置に入力
して酸素濃度をフィードバック制御するようにするもの
がある。かかる酸素センサのうち、その外面側電極を上
記取付け用主体金具に対して導電接続してこれを接地側
出力端子とするものは、排気管に取り付けることによっ
て該排気管を含む内燃機関側の導電経路を制御回路装置
の接地側回路として用いる方式であるので本来比較的微
弱なセンサ出力への、エンジン系のノイズ、例えば点火
プラグによるノイズ又は接地電流に基づく電位差の変動
による影響が問題となり、このため近年は素子外面側電
極を取付け用主体金具から電気的に絶縁し、該外側電極
の電位を専用のリード線を介して直接制御回路に導きそ
こで接地させる方式が主流となってきた。

【０００３】このように固体電解質素子の両電極を共に
取付け用主体金具から電気的に絶縁する方式の、言うな
れば両絶縁型の酸素センサとしては従来、例えば特開昭
63-3252 号公報に記載の如き酸素センサが用いられてい
た。即ち上記公報に実質的に開示された酸素センサの組
み付け構造は図５に記載した如く、軸方向先側が閉鎖さ
れ元側が開口し中間部位には鍔部５２１が形成され且つ
外内表面にはそれぞれ先側から元側へ延びる導電性金属
質被着層５２２、５２２’が形成された管形状の固体電
解質素子５０２と、内孔内に元側を径大内孔とする段部
５３３と該径大内孔の元側端部に径方向内方に折れ曲が
った加締部５３４とが形成されていて該加締部と該段部
との間で周知の熱加締め加工後の残留熱応力を利用して
作用せしめる軸方向挟み付け力により上記鍔部５２１を
挟み付けて上記固体電解質素子５０２を同軸上に固定す
るようにするための管形状の取付け用主体金具５０３
と、上記固体電解質素子と上記取付け用主体金具との間
を電気的に絶縁するために該両者間に同軸状に配設する
アルミナ焼結体製の絶縁体であって軸方向の上記取付け
用主体金具の段部と上記固体電解質素子の鍔部との間に
強圧介装されるごとくする管形状の先側絶縁体５０５
と、上記取付け用主体金具の加締部と上記固体電解質素
子の鍔部との間に強圧介装される如くする元側絶縁体５
０６とからなる絶縁体とを備えている。そして更に、上
記先側絶縁体５０５と上記元側絶縁体５０６との間に、
上記先側絶縁体側に配された上記固体電解質素子の鍔部
と共に、強圧介装されて上記元側絶縁体５０６から受け
た上記軸方向挟み付け力の少なくとも一部を該固体電解
質素子の鍔部に及ぼすようにする可撓性で電気絶縁性の
セラミック粉末圧縮体５０８からなる気密封止用部材と
を有し、しかして上記取付け用主体金具と上記固体電解
質素子とを同軸上において気密状且つ電気絶縁状に一体
化組み付けするものであった。尚、５１８、５２０はそ
れぞれ外、内表面の金属質被着層５２２、５２２’と導
通する出力リード線、５１３は内側ハウジング筒、５１
４は外側ハウジング筒、５１６は棒状セラミックヒータ
を示す。

【０００４】そして更に詳しくは図示の如く、上記管状
の先側絶縁体５０５は、外径が略金具の径大内孔の内径
に等しくされその先側端面５５１は上記取付け用主体金
具の段面５３３とガスケットを介して当接し、一方その
内孔内には元側を鍔部５２１の外径と略等しい内径を持
つ径大内孔５５２とする段面５５３が形成され、該径大
内孔５５２内に素子鍔部５２１を該鍔部の外周面が丁度
隠れる深さに収容した状態で該段面５５３が鍔部と当接
しするようにしていた。つまり、先側絶縁体５０５は上
記段部に係合する先側端面５５１と上記鍔部に係合する
段面５５３とのを有して該鍔部に及ぼす挟み付け力に基
づく圧縮応力を主として生じる挟み付け力伝達部と、該
挟み付け力伝達部の外周域から元側へ延びて該鍔部の外
周面と上記径大内孔の内面との間に形成する環状空間を
略占めて終わる短い管状壁部とを備え、上記可撓性電気
絶縁性のセラミック粉末圧縮体５０８を、上記主体金具
の内面と上記素子外面との間の管状空間内で、軸方向に
は上記元側絶縁体の先側部分の端面５６２から上記先側
絶縁体の短い管状壁部の端面５５５乃至は上記固体電解
質素子鍔部の元側を向く面５２５までに限られた略管状
の空間内に、従って上記主体金具内面にも接する気密封
止用部材として、配した組み付け構造を採っていた。

【０００５】ところが、上記セラミック粉末圧縮体は中
々完全気密体には成り難くそのために長期間の過酷な使
用をする間に、例えば図示は省略してあるが出力リード
線５１８、５２０と外側ハウジング筒５１４との間に介
装される、例えばシリコンゴム製の気密シール用部材等
が熱によって分解して生じる成分等の有害成分が上記電
気絶縁性セラミック粉末圧縮体５０８にまで及んで沈着
した後等に、該セラミック粉末圧縮体が多湿環境に遭遇
すると該セラミック粉末圧縮体中に素子外面の金属被着
層と金具内面とを半径方向に短絡する多数の並列導通回
路が形成されてしまい、一時的にノイズを拾って出力異
常が生じると言う不具合があった。

【０００６】これに対して上記セラミック粉末圧縮の気
密性（圧縮密度）をより高めようとして上記金具の加締
部と段部との間に作用させる、熱間塑性変形加締加工後
に残留させた熱応力に基づく軸方向挟み付け力（従って
上記圧縮セラミック粉末に対する圧縮圧力）を上げよう
とすると、即ち該加工中における加圧荷重を上げようと
すると、圧縮セラミック粉末が鍔部５２１の元側を向く
傾斜面５２５に沿って流れることによる先側絶縁体の端
面５５５近傍に及ぶ押し割り力等により上記先側絶縁体
中の半径方向外方を向く押し割り応力が大きくなって割
れが生じ易くなり、これに対処すべく該鍔部周りの絶縁
体肉厚を上げようとしても寸法的な限界があり、又一方
では該鍔部周りの絶縁体肉厚を増すことは素子鍔部の元
側を向く面５２５の軸方向投射面積が小さくなることに
つながり、素子鍔部と先側絶縁体との間の軸方向接触力
が逆に低下してしまってその部分での気密性保持が逆に
困難になってしまうことも生じて、上記不具合に対する
対策の実効が上がり難かった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題は、
従って上記の如き両絶縁型の酸素センサの取付け用主体
金具と固体電解質素子との組み付け構造において、酸素
センサとしての良好な気密封止性を保持しつつ、気密封
止用部材としての耐熱性材料粉末圧縮体に関し上記した
電気絶縁性の劣化現象による不具合をなくすることであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する酸素
センサの組み付け構造に係わる発明は、軸方向先側が閉
鎖され元側が開口し中間部位には鍔部が形成され且つ内
外表面にはそれぞれ先側から元側へ延びる導電性被着層
が形成された管形状の固体電解質素子と、内孔内に元側
を径大内孔とする段部と該径大内孔の元側端部に径方向
内方に折れ曲がった加締部とが形成されていて該段部と
該加締部との間で作用せしめる軸方向挟み付け力を利用
して上記鍔部を挟み付けて上記固体電解質素子を同軸上
に固定するための管形状の取付け用主体金具と、上記固
体電解質素子と上記取付け用主体金具との間を電気的に
絶縁するために該両者間に同軸状に配設する管形状の絶
縁体であって上記段部と上記鍔部との間に強圧介装され
て上記挟み付け力の少なくとも一部を該段部から該鍔部
に及ぼす先側絶縁体と、上記の絶縁体であって上記加締
部と上記鍔部との間に強圧介装されて上記挟み付け力の
少なくとも一部を該加締部から該鍔部へ及ぼす元側絶縁
体と、上記加締部と上記鍔部との間に上記元側絶縁体と
共に、但し該鍔部側寄りに配して、強圧介装されて該元
側絶縁体を介して受けた上記挟み付け力の少なくとも一
部を該鍔部に及ぼすようにする気密封止用の耐熱材料粉
末圧縮体とを有する酸素センサの組み付け構造におい
て、もう一つの上記絶縁体であって上記耐熱材料粉末圧
縮体と上記鍔部との間に強圧介装されて該耐熱材料粉末
圧縮体を介して受けた上記軸方向挟み付け力を該鍔部に
及ぼす中間絶縁体を設け、該中間絶縁体は軸方向の該耐
熱材料粉末圧縮体と該鍔部との間に位置を占めて上記軸
方向挟み付け力に基づく圧縮応力が主として生じる挟み
付け力伝達部と、該伝達部の外周域から内側に該耐熱材
料粉末圧縮体を収容するようにして軸方向元側へ延びる
管状壁部とを備え、しかして上記管状壁部の延びた端部
が上記元側絶縁の先側端部を自由に嵌入せしめるととも
に該先側端部の端面が上記管状壁部内において上記耐熱
材料粉末圧縮体を加圧するようにしたことを特徴とする
ものである。

【０００９】ここで上記取付け用主体金具の上記加締部
と上記段部の間で上記両絶縁体を介して上記鍔部に作用
せしめる軸方向挟み付け力は、周知の熱加締法を採用
し、金具の加締部からを軸方向に圧縮荷重を掛けながら
通電して金具の軸方向の一部薄肉区間で特に発熱させて
使用温度より充分に高い温度に加熱しながら塑性変形さ
せるとともに引き続き熱間で金具内の残留応力を除去す
るようにしたのち、通電による加熱を止めて温度を下げ
たときに生じる軸方向残留熱応力を利用して作用させる
ことが好ましい。又上記熱加締加工において、圧縮荷重
とかけて生じせしめる軸方向塑性変形に応じて抗圧しな
がら変形する、金属（例えばバネ鋼）製バネ性部材を含
む、可撓性部材を上記取付け用主体金具の上記加締部と
上記段部との間に介装しておくことが好ましいが、上記
気密封止用部材としての耐熱材料粉末圧縮体に兼ねて可
撓性、即ち圧縮力に対して抵抗力を呈しながら変形する
性質を持たせた金属、半導体金属酸化物、セラミックス
等の耐熱材料の、例えば鱗片状粉末を採用することは好
ましい。

【００１０】上記絶縁体は耐熱性電気絶縁性で且つ高強
度のセラミックス焼結体、例えば９０％以上の高純度ア
ルミナ焼結体とすることは好ましい。上記先側絶縁体が
上記取付け用主体金具の上記段部と当接して上記挟み付
け力を受ける部分は、直接当接してもよいが金属（例え
ばステンレス鋼）製のガスケット等の気密封止用部材乃
至はクッション用部材を補助的に介在させてもよい。

【００１１】上記先側絶縁体が上記固体電解質素子の上
記鍔部と当接して上記挟み付け力を伝える部分も、直接
当接してもよいが金属（例えばステンレス鋼）製のガス
ケット等の気密封止用部材乃至はクッション用部材を補
助的に介在させてもよい。上記中間絶縁体が上記固体電
解質素子の鍔部と当接して上記挟み付け力を伝える部分
は、直接当接させてもよいが金属（例えばステンレス
鋼）製のガスケット等の気密封止用部材乃至はクッショ
ン用部材を補助的に介在させてもよい。上記耐熱材料粉
末圧縮体から上記中間絶縁体に対して上記軸方向挟み付
け力が直接的に伝達される上記挟み付け力伝達部の面に
当接して加圧用部材を補助的に介在させてもよい。ここ
で加圧用部材とは、比較的硬質高強度の金属（例えばス
テンレス鋼）やセラミックス等の耐熱材料からなるとと
もに適当な断面形状を有する管状の部材で、上記元側絶
縁体から受けた軸方向挟み付け力が上記耐熱材料粉末圧
縮体を介して素子鍔部に伝えられるときに上記中間絶縁
体に該耐熱材料粉末圧縮体から半径方向外方を向く反力
をできるだけ受けないようにするための補助部材であっ
て必要に応じて介装することができる。

【００１２】

【作用】本発明の酸素センサの組み付け構造は、管形状
の上記固体電解質素子と同じく管形状の上記取付け用主
体金具との間を電気的に絶縁するために該両者間に同軸
状に配設する絶縁体であって上記段部と上記鍔部との間
に強圧介装されて上記挟み付け力の少なくとも一部を該
段部から該鍔部に及ぼす先側絶縁体と、同様の絶縁体で
あって上記加締部と上記鍔部との間に強圧介装されて上
記挟み付け力の少なくとも一部を該加締部から該鍔部へ
及ぼす元側絶縁体と、上記加締部と上記鍔部との間に上
記元側絶縁体と共に但し該鍔部側寄りに配して強圧介装
されて該元側絶縁体を介して受けた上記挟み付け力の少
なくとも一部を該鍔部に及ぼす気密封止用の耐熱材料粉
末圧縮体とを有する酸素センサの組み付け構造におい
て、もう一つの上記絶縁体であって上記耐熱材料粉末圧
縮体と上記鍔部との間に強圧介装されて該耐熱材料粉末
圧縮体を介して受けた上記軸方向挟み付け力を該鍔部に
及ぼす中間絶縁体を設け、該中間絶縁体は軸方向の該耐
熱材料粉末圧縮体と該鍔部との間に位置を占めて上記軸
方向挟み付け力に基づく圧縮応力が主として生じる挟み
付け力伝達部と、該伝達部の外周域から内側に上記耐熱
材料粉末圧縮体を収容するようにして軸方向元側へ延び
る管状壁部とを備え、しかして上記管状壁部の延びた端
部が上記元側絶縁の先側端部を自由に嵌入せしめるとと
もに該先側端部の端面が上記管状壁部内において上記耐
熱材料粉末圧縮体を加圧するようにしたので、上記耐熱
材料粉末圧縮体は主体金具に対して上記管状壁部によっ
て電気絶縁され、且つ絶縁体表面に沿う沿面電気絶縁パ
スが上記管状壁部が上記元側絶縁体の先側部分を嵌入せ
しめる分の軸方向パスを含んで長められることになって
電気絶縁性が向上される。従って該耐熱材料粉末圧縮体
として導電性の粉末を用いることができ、且つ又電気絶
縁性粉末を用いたときでもそれが前記したように汚染さ
れた後に多湿環境に遭遇して一時的に導通状態になるこ
とが起こっても素子外面の金属質被着層（外面電極）と
金具内面とが短絡されることはなく尚良好な電気絶縁性
が保持され、上記出力異常発生の不具合は解消される。

【００１３】又、上記の組み付け構造としたので、素子
鍔部と元側絶縁体との間の気密封止性を上げるために該
耐熱材料粉末圧縮体に対する圧縮力（即ち主体金具の上
記加締部と上記段部間の軸方向挟み付け力）を上げると
きでも、該耐熱材料粉末圧縮体は素子鍔部から離れた該
鍔部よりも元側の位置の素子胴部外周面に接して設けら
れているので、例えば素子鍔部に接して設けた場合のよ
うに該鍔部の元側を向く面に沿って該耐熱材料粉末圧縮
体の先側端部が半径方向外側に押し出されて半径方向外
方を向く反力が生じると言うようなことがなく、半径方
向外方への押し割り応力は過大にならずにすみ、従って
その分従来に比較して大きい上記圧縮圧力を作用させて
圧縮密度を上げ気密封止性を向上させることが可能とな
る。尚又、中間絶縁体の管状壁部７４の壁厚寸法は素子
鍔部の外径寸法とは無関係に決定でき、それを大きくし
て押し割り力に対する強度を高めるようにすることも自
由となる。

【００１４】従って又、上記耐熱材料粉末圧縮体の圧縮
密度が向上されることにより該耐熱材料粉末圧縮体が有
害ガス成分に汚染され難くなって上記の出力異常発生の
不具合の原因自体が生じ難くなる。

【００１５】又、上記耐熱材料粉末圧縮体に対する高め
られた圧縮力は、上記固体電解質素子の鍔部に対する挟
み付け力としてそれぞれ上記中間絶縁体と上記先側絶縁
体とを介して作用するので該当する接触部の気密封止性
は従来よりも有利に向上される。

【００１６】又、元側絶縁体と主体金具の上記加締部と
の間の気密封止性は比較的容易に高く維持することがで
きるので、上記先側絶縁体と上記主体金具の段部との間
の封止接触、又は上記先側絶縁体と上記固体電解質素子
の鍔部との間の封止接触のいずれかをかいくぐって固体
電解質素子の内側へ向かう排ガスの漏れ流入に対しては
二重に封止される形になるので安全となり、一方上記固
体電解質素子の外表面に沿う排ガスの漏れ流入について
は高められた圧縮密度の上記耐熱材料粉末圧縮体によっ
て良好な気密封止性が維持されるようになるので、結局
上記固体電解質素子の内側へ向かう排ガスの漏れ流入に
対する酸素センサとしての気密封止性は従来よりも向上
される。

【００１７】又、上記耐熱材料粉末圧縮体に対する圧縮
力としては、上記主体金具の上記加締部と上記段部間に
作用させる軸方向挟み付け力がそのまま利用されるの
で、その軸方向挟み付け力は従来よりも小さくてすませ
ることができ、その分上記先側絶縁体に掛ける荷重負担
が軽減される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を、図に示した実施例に基づい
て説明する。第１の実施例を示す図１から図３におい
て、１は酸素センサであり、２は管形状をなす固体電解
質素子で、好ましくは安定化若しくは部分安定化ジルコ
ニアセラミック焼結体からなり、その軸方向の先側が閉
鎖され元側が開口し、且つ軸方向中間部位には外方に張
り出す鍔部２１を有するとともに外内面にはそれぞれ先
側から元側に延びて電極２２（２２’）乃至はそのリー
ド２３、２３’とされる導電性の金属質被着層２４、２
４’を備える。３は管形状の、好ましくはステンレス鋼
からなる取り付け用主体金具で、内孔３１内には元側を
径大内孔３２とする径違い段部３３と、上記径大内孔３
１の元側端部に加締部３４を有し、上記固体電解質素子
を同軸上に挿通せしめた状態で上記鍔部を上記段部と上
記加締部との間に熱加締加工により作用せしめる軸方向
挟み付け力により挟み付けることによって固定するよう
にする。尚、３５は熱加締加工によって塑性変形された
部分を示す。

【００１９】４は管形状をなし上記固体電解質素子と上
記取付け用主体金具とを同軸上に且つ離隔関係に配置し
て両者間を電気的に絶縁するために該両者間に同軸上に
配設する、ここではアルミナ質セラミック焼結体製とさ
れたセラミック焼結体の絶縁体である。この絶縁体４
は、ここでは上記取付け用主体金具の段部と上記固体電
解質素子の鍔部との間に強圧介装される先側絶縁体５
と、上記取付け用主体金具の加締部と上記固体電解質素
子の鍔部との間であって該加締部側寄りに位置して強圧
介装される元側絶縁体６と、同じく上記取付け用主体金
具の加締部と上記固体電解質素子の鍔部との間であって
上記鍔部側寄りに位置して強圧介装される中間絶縁体７
とからなっている。又、８は可撓性で電気絶縁性のセラ
ミック粉末、ここではタルク粉末の圧縮体で、上記元側
絶縁体６と上記中間絶縁体７との間に強圧介装され、該
元側絶縁体６から受けた上記軸方向挟み付け力を該中間
絶縁体７を介して上記固体電解質素子の鍔部へ伝えるよ
うにする。

【００２０】ところで上記先側絶縁体５は、その軸方向
先側を向く端面５１が形成されて上記取付け用主体金具
の段部３３に当接し、その内孔内には軸方向元側を径大
内孔５２とする段面５３が形成されて該径大内孔５２内
に浅く上記鍔部２１を収容した状態で該段面５３が該鍔
部２１と当接している。一方上記元側絶縁体６は、その
元側部分６１の端面６２は上記主体金具３の加締部３４
に当接し、その先側部分６３の端面６４は上記可撓性セ
ラミック粉末圧縮体を加圧する。一方、上記中間絶縁体
７は、上記鍔部と当接する端面７１と上記可撓性セラミ
ック粉末圧縮体と当接する環状段面７２とを備えて上記
軸方向挟み付け力による圧縮応力が主として生じる挟み
付け力伝達部７３（該軸方向挟み付け力を該可撓性セラ
ミック粉末圧縮体から受けて該鍔部に伝える部分）と、
該伝達部７３の外周域から主体金具３の径大内孔３２と
該可撓性セラミック粉末圧縮体乃至は上記元側絶縁体６
の先側部分６１との間に形成する管状空間を占める如く
して軸方向元側へ延び、該延びた端部が上記元側絶縁体
の先側部分を自由に嵌入せしめる管状壁部７４とを備え
る。

【００２１】９は、内径が充分に大きくされて上記元側
絶縁体６の元側部分６３の端面６４と上記加締部３４と
の間に強圧介装された環状の当金である。１０は上記先
側絶縁体５の端面５１と上記主体金具の段部３３との間
に補助的に介装された金属製ガスケットである。１１は
上記先側絶縁体５の段面５３と上記固体電解質獅子の鍔
部２１との間に補助的に介装された金属製ガスケットで
ある。１２は上記中間絶縁体７の端面７１と上記固体電
解質素子の鍔部２１との間に補助的に介装された金属製
ガスケットである。１３は金属製の内側ハウジング筒
で、その先側の径方向外方に折れ曲がった端縁部が第２
の元側絶縁体の端面と加締部３４との間で上記当金９と
接して介装されて上記主体金具に対して同軸上に固定さ
れたもの、１４は同じく金属製の外側ハウジング筒で上
記内側ハウジング筒に対して溶接等により同軸上に接合
されたもの、１５は排ガスを透して素子の先側検出部を
排ガスに晒すがそのアタックからは保護するための耐熱
性金属製の孔あき保護筒、１６は丸棒状セラミックヒー
タ、１７は外側電極のための出力取り出し用端子金具
で、その元側に延びた端部は圧着端子をなしていても
の、１８は上記圧着端子部で結合された接地用出力リー
ド線、１９はセラミックヒータ把持金具を兼ねた内側電
極のための出力取り出し用端子金具で、その元側に延び
た端部は圧着端子をなしていてもの、２０は上記圧着端
子部で結合された非接地側出力リード線、１２１、１２
１はセラミックヒータのための電力供給用リード線、１
２２は揆水性を呈するが通気性で電気絶縁性のフッ素樹
脂等の通気用スペーサ、１２３は電気絶縁材料の中間ス
ペーサ、１２４は弾性で電気絶縁性のシリコンゴム等の
気密封止用スペーサである。尚、大気は上記内側ハウジ
ング筒１３と上記外側ハウジング筒１４との重なり部分
の僅かな空隙から上記通気性スペーサ２１内の微細連通
孔を通って固体電解質素子の内孔内に流入して基準酸素
濃度源を形成する。

【００２２】上記実施例の酸素センサの組み付け構造
は、可撓性で電気絶縁性の、気密封止用セラミック粉末
圧縮体を、上記中間絶縁体の管状壁部７４の端部におけ
る上記元側絶縁体の先側部分の嵌入深さ（これは少なく
とも熱加締加工によって上記主体金具３が軸方向に組成
変形して縮む分より大きい）だけ長められた沿面電気絶
縁パスで絶縁するので、上記電気絶縁性のセラミック粉
末圧縮体自体の電気絶縁性が低下する現象が発生したと
しても尚良好な電気絶縁性能が維持されて安全である。
又、上記気密封止用のセラミック粉末圧縮体を可撓性と
して可撓性部材を兼ねたので、熱加締加工を採用すると
きの構造が簡単になる。

【００２３】第２の実施例は、第１の実施例とは上記気
密封止用の耐熱材料粉末圧縮体と上記中間絶縁体７の環
状段面７２との間に該中間絶縁体７に対して半径方向外
方と向く反力がより生じないようにするための管状の加
圧用部材２５を介装した点のみを異にするものでり、図
１（ロ）に相当する要部断面図を図４に示す。尚、図４
において図１から図３までにおける符号（番号）と同一
の符号を付した部材乃至は部分は、同一機能の部材乃至
は部分であるので説明を省略する。ここで上記加圧用部
材２５は、比較的硬質で高強度の金属（例えばステンレ
ス鋼）やセラミックス等からなり断面形状は例えば、図
４に示したように、中間絶縁体７の環状端面７２に当接
する端面と外径を限界する側面とが交わる稜部を面取り
した形状とされる。上記第２の実施例の酸素センサの組
み付け構造は、上記気密封止用の耐熱材料粉末圧縮体の
圧縮密度を上げるときに軸方向外方に向く反力が生じて
上記中間絶縁体に及ぶことをより容易且つ確実に防止す
ることができる。

【００２４】

【本発明の効果】本発明は前記両絶縁型酸素センサの固
体電解質素子と取付け用主体金具との、耐熱性材料粉末
圧縮体を気密封止用部材として用いた組み付け構造にお
いて、該素子と該金具間の気密封止性を良好に保持しつ
つ、該耐熱性材料粉末圧縮体の汚染による電気絶縁性の
劣化現象の発生に伴う酸素濃度検出精度不良の問題を解
消したので、酸素センサの長期の使用に耐えて常に良好
な電気絶縁性能が維持できる。従って内燃機関を動力源
とする乗用車の排ガス浄化技術の中核技術の一つである
酸素センサ技術における空燃比測定精度の向上と、長期
の且つ過酷条件下の使用に耐えてその精度を維持すべき
課題とに応え得ると言う大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の酸素センサの組み付け構
造を示す断面図であり、図１（イ）は酸素センサの組み
付け構造の全体を示す断面図であり、図１（ロ）は要部
の詳細を示すための要部拡大断面図である。

【図２】上記第１実施例の酸素センサの組み付け構造に
おける固体電解質素子の斜視図である。

【図３】上記第１実施例の酸素センサの組み付け構造に
おける管状の絶縁体の斜視図であり、図３（イ）は先側
絶縁体の斜視図、（ロ）は中間絶縁体の斜視図、（ハ）
は元側絶縁体の斜視図である。

【図４】本発明の第２実施例の酸素センサの組み付け構
造の、上記第１実施例とは異なる部分のみを示した要部
拡大断面図である。

【図５】従来の代表的な酸素センサの組み付け構造を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ ：酸素センサ ２ ：固体電解質素子 ２１：固体電解質素子の鍔部 ３ ：取付け用主体金具 ３１：取付け用主体金具の内孔 ３２：取付け用主体金具の径大内孔 ３３：取付け用主体金具の段部 ３４：取付け用主体金具の加締部 ５ ：先側絶縁体 ６ ：元側絶縁体 ６１：元側絶縁体の先側部分 ６２：元側絶縁体の先側部分の端面 ７ ：中間絶縁体 ７３：中間絶縁体の挟み付け力伝達部 ７４：中間絶縁体の管状壁部 ８ ：耐熱材料粉末圧縮体

【手続補正書】

【提出日】平成８年１月３１日

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 康弘 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本 特殊陶業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向先側が閉鎖され元側が開口し中間
   部位には鍔部が形成され且つ内外表面にはそれぞれ先側
   から元側へ延びる導電性被着層が形成された管形状の固
   体電解質素子と、内孔内に元側を径大内孔とする段部と
   該径大内孔の元側端部に径方向内方に折れ曲がった加締
   部とが形成されていて該段部と該加締部との間で作用せ
   しめる軸方向挟み付け力を利用して上記鍔部を挟み付け
   て上記固体電解質素子を同軸上に固定するための管形状
   の取付け用主体金具と、上記固体電解質素子と上記取付
   け用主体金具との間を電気的に絶縁するために該両者間
   に同軸状に配設する管形状の絶縁体であって上記段部と
   上記鍔部との間に強圧介装されて上記挟み付け力の少な
   くとも一部を該段部から該鍔部に及ぼす先側絶縁体と、
   上記の絶縁体であって上記加締部と上記鍔部との間に強
   圧介装されて上記挟み付け力の少なくとも一部を該加締
   部から該鍔部へ及ぼす元側絶縁体と、上記加締部と上記
   鍔部との間に上記元側絶縁体と共に、但し該鍔部側寄り
   に配して、強圧介装されて該元側絶縁体を介して受けた
   上記挟み付け力の少なくとも一部を該鍔部に及ぼすよう
   にする気密封止用の耐熱材料粉末圧縮体とを有する酸素
   センサの組み付け構造において、もう一つの上記絶縁体
   であって上記耐熱材料粉末圧縮体と上記鍔部との間に強
   圧介装されて該耐熱材料粉末圧縮体を介して受けた上記
   軸方向挟み付け力を該鍔部に及ぼす中間絶縁体を設け、
   該中間絶縁体は軸方向の該耐熱材料粉末圧縮体と該鍔部
   との間に位置を占めて上記軸方向挟み付け力に基づく圧
   縮応力が主として生じる挟み付け力伝達部と、該伝達部
   の外周域から内側に該耐熱材料粉末圧縮体を収容するよ
   うにして軸方向元側へ延びる管状壁部とを備え、しかし
   て上記管状壁部の延びた端部が上記元側絶縁の先側端部
   を自由に嵌入せしめるとともに該先側端部の端面が上記
   管状壁部内において上記耐熱材料粉末圧縮体を加圧する
   ようにしたことを特徴とする酸素センサの組み付け構
   造。