JPH11108884A - ガスセンサのセンサ要素のためのパッキン及びその製造方法 - Google Patents
ガスセンサのセンサ要素のためのパッキン及びその製造方法Info
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- JPH11108884A JPH11108884A JP10221609A JP22160998A JPH11108884A JP H11108884 A JPH11108884 A JP H11108884A JP 10221609 A JP10221609 A JP 10221609A JP 22160998 A JP22160998 A JP 22160998A JP H11108884 A JPH11108884 A JP H11108884A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス密であり、かつ液体に対して、とくに燃
料に対して不透過性であり、かつその上さらにきわめて
高い温度耐久性を有するパッキンを提供する。 【解決手段】 とくに内燃機関の排気ガス中における酸
素含有量を判定するためのガスセンサ（１０）のセンサ
要素（２７）のためのパッキンが提案される。パッキン
は、ハウジングの長手穴（１５）内に挿入された少なく
とも１つのパッキン要素（３７）からなり、このパッキ
ン要素は、少なくとも１つのセラミック化合物及び少な
くとも１つのふっ化物化合物からなる混合物からなる。
料に対して不透過性であり、かつその上さらにきわめて
高い温度耐久性を有するパッキンを提供する。 【解決手段】 とくに内燃機関の排気ガス中における酸
素含有量を判定するためのガスセンサ（１０）のセンサ
要素（２７）のためのパッキンが提案される。パッキン
は、ハウジングの長手穴（１５）内に挿入された少なく
とも１つのパッキン要素（３７）からなり、このパッキ
ン要素は、少なくとも１つのセラミック化合物及び少な
くとも１つのふっ化物化合物からなる混合物からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主特許請求の範囲
の類概念に記載の、パッキンが金属ハウジングの長手穴
内においてセンサ要素を密閉する、とくに内燃機関の排
気ガス中における酸素含有量を判定するためのガスセン
サのセンサ要素のためのパッキンを前提としている。
の類概念に記載の、パッキンが金属ハウジングの長手穴
内においてセンサ要素を密閉する、とくに内燃機関の排
気ガス中における酸素含有量を判定するためのガスセン
サのセンサ要素のためのパッキンを前提としている。
【０００２】
【従来の技術】このようなパッキンは、例えばドイツ連
邦共和国特許第１９５３２０９０号明細書から公知であ
り、ここではセンサ要素は、少なくとも２つのパッキン
部材及びパッキン部材の間に配置された変形可能な補助
パッキンによって、ハウジングの長手穴内に取付けられ
ている。両方のパッキン部材は、マグネシウムアルミニ
ウムシリカート（ステアタイト）からなり、かつこれら
のパッキン部材の間に取付けられたパッキン部材は、窒
化ほう素のヘキサゴナル同素体からなる。
邦共和国特許第１９５３２０９０号明細書から公知であ
り、ここではセンサ要素は、少なくとも２つのパッキン
部材及びパッキン部材の間に配置された変形可能な補助
パッキンによって、ハウジングの長手穴内に取付けられ
ている。両方のパッキン部材は、マグネシウムアルミニ
ウムシリカート（ステアタイト）からなり、かつこれら
のパッキン部材の間に取付けられたパッキン部材は、窒
化ほう素のヘキサゴナル同素体からなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ガス
密であり、かつ液体に対して、とくに燃料に対して不透
過性であり、かつその上さらにきわめて高い温度耐久性
を有するパッキンを提供することである。
密であり、かつ液体に対して、とくに燃料に対して不透
過性であり、かつその上さらにきわめて高い温度耐久性
を有するパッキンを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】主特許請求の範囲の特徴
部分の特徴を有する本発明によるパッキン、即ち少なく
とも１つのパッキン要素（３７）からなるパッキン装置
が設けられており、かつパッキン要素（３７）が、少な
くとも１つのセラミック化合物及び少なくとも１つのふ
っ化物化合物からなる混合物を含むことを特徴とする、
ガスセンサのセンサ要素のためのパッキンは、ガス密で
あり、かつ液体に対して、とくに燃料に対して不透過性
であり、かつその上さらにきわめて高い温度耐久性を有
するという利点を有する。このことは、少なくとも１つ
のセラミック化合物及び少なくとも１つのふっ化物化合
物からなる混合物によって達成される。その上さらに異
なった化学的組成のパッキン要素からなるパッキン構成
の代わりに、この混合物を使用することは、簡単化され
た取扱い及び組立を生じる。
部分の特徴を有する本発明によるパッキン、即ち少なく
とも１つのパッキン要素（３７）からなるパッキン装置
が設けられており、かつパッキン要素（３７）が、少な
くとも１つのセラミック化合物及び少なくとも１つのふ
っ化物化合物からなる混合物を含むことを特徴とする、
ガスセンサのセンサ要素のためのパッキンは、ガス密で
あり、かつ液体に対して、とくに燃料に対して不透過性
であり、かつその上さらにきわめて高い温度耐久性を有
するという利点を有する。このことは、少なくとも１つ
のセラミック化合物及び少なくとも１つのふっ化物化合
物からなる混合物によって達成される。その上さらに異
なった化学的組成のパッキン要素からなるパッキン構成
の代わりに、この混合物を使用することは、簡単化され
た取扱い及び組立を生じる。
【０００５】特許請求の範囲従属請求項に述べられた処
置によって、本発明によるパッキンの有利な構成及び変
形が可能である。
置によって、本発明によるパッキンの有利な構成及び変
形が可能である。
【０００６】とくに有利な様式において、セラミック化
合物として、ステアタイトが、すなわちふっ化物化合物
を含む混合物中において大体の化学式３ＭｇＯ・４Ｓｉ
Ｏ２・Ｈ２Ｏを有する滑石の燃焼生成物が使用される。
それによりとくに高い温度安定性が保証される。
合物として、ステアタイトが、すなわちふっ化物化合物
を含む混合物中において大体の化学式３ＭｇＯ・４Ｓｉ
Ｏ２・Ｈ２Ｏを有する滑石の燃焼生成物が使用される。
それによりとくに高い温度安定性が保証される。
【０００７】別の有利な構成において、セラミック化合
物として、窒化ほう素が使用され、その際、窒化ほう素
のヘキサゴナル同素体は有利である。窒化ほう素のヘキ
サゴナル同素体は、きわめて微粒子であり、かつその等
配電子体(Isostere)であるグラファイトに似てきわめて
良好に変形可能な化合物なので、パッキン要素の密閉度
及び可とう性は、決定的に改善される。
物として、窒化ほう素が使用され、その際、窒化ほう素
のヘキサゴナル同素体は有利である。窒化ほう素のヘキ
サゴナル同素体は、きわめて微粒子であり、かつその等
配電子体(Isostere)であるグラファイトに似てきわめて
良好に変形可能な化合物なので、パッキン要素の密閉度
及び可とう性は、決定的に改善される。
【０００８】有利な様式において、ふっ化物化合物とし
て、金属ふっ化物が、とくに２又は３価の金属ふっ化物
が使用される。このような金属ふっ化物の添加は、５０
０℃ないし１０００℃の温度範囲における粉末パッケー
ジの熱膨張係数（ＷＡＫ）の増化を可能にする。それに
よりパッキン要素の熱膨張係数は、例えばクロム鋼の又
はイットリウムにより安定化された二酸化ジルコニウム
（ＹＳＺ）のものに整合される。
て、金属ふっ化物が、とくに２又は３価の金属ふっ化物
が使用される。このような金属ふっ化物の添加は、５０
０℃ないし１０００℃の温度範囲における粉末パッケー
ジの熱膨張係数（ＷＡＫ）の増化を可能にする。それに
よりパッキン要素の熱膨張係数は、例えばクロム鋼の又
はイットリウムにより安定化された二酸化ジルコニウム
（ＹＳＺ）のものに整合される。
【０００９】有利な構成において、ふっ化物化合物の量
割合は、パッキンの全質量に対して１５−７０重量％、
とくに２０ないし３０重量％である。０．５ないし１０
μｍ、とくに１ないし５μｍの平均粒子直径ｄ５０を有
する粉末としてふっ化物化合物を使用することによっ
て、熱膨張係数は、とくに良好にＹＳＺのものに整合す
る。例えばパッキン要素として使用される粉末パッケー
ジのＷＡＫが、金属ふっ化物の添加によって、５００℃
ないし１０００℃の温度範囲において１０ないし１８×
１０−６ケルビン−１になる。ＹＳＺの熱膨張係数は、
それに対して１０×１０−６ケルビン−１なので、金属
ふっ化物の適当な変形によって、熱膨張係数は、ガスセ
ンサのパッキンと固体電解質部材との間に熱的に誘起さ
れる応力が生じないように、整合することができる。そ
れによりとくに熱いガス中においてもかつ連続動作にお
いてパッキンの粉末パッケージの維持されるかつ安定な
パッキン機能が可能である。
割合は、パッキンの全質量に対して１５−７０重量％、
とくに２０ないし３０重量％である。０．５ないし１０
μｍ、とくに１ないし５μｍの平均粒子直径ｄ５０を有
する粉末としてふっ化物化合物を使用することによっ
て、熱膨張係数は、とくに良好にＹＳＺのものに整合す
る。例えばパッキン要素として使用される粉末パッケー
ジのＷＡＫが、金属ふっ化物の添加によって、５００℃
ないし１０００℃の温度範囲において１０ないし１８×
１０−６ケルビン−１になる。ＹＳＺの熱膨張係数は、
それに対して１０×１０−６ケルビン−１なので、金属
ふっ化物の適当な変形によって、熱膨張係数は、ガスセ
ンサのパッキンと固体電解質部材との間に熱的に誘起さ
れる応力が生じないように、整合することができる。そ
れによりとくに熱いガス中においてもかつ連続動作にお
いてパッキンの粉末パッケージの維持されるかつ安定な
パッキン機能が可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に示し、か
つ次の説明において詳細に説明する。
つ次の説明において詳細に説明する。
【００１１】図は、ガスセンサ１０を、例えば電気化学
的な酸素センサを示しており、このガスセンサは、金属
ハウジング１２を有し、このハウジングは、図示しない
測定ガス管内に組込むために取付け手段としてねじ１３
を有する。ハウジング１２は、肩型のリング面１６を備
えた長手穴１５を有する。肩型のリング面１６上に例え
ば金属パッキンリング１８があり、このパッキンリング
上に、測定ガス側のセラミック成形部材２１が載ってい
る。測定ガス側のセラミック成形部材２１は、長手穴１
５の方向に延びて端から端まで延びた測定ガス側の通口
２２を有する。測定ガス側のセラミック成形部材２１か
ら間隔を置いて、長手穴１５内にさらに端子側のセラミ
ック成形部材２３が配置されている。端子側のセラミッ
ク成形部材２３は、同様に長手穴１５の方向に延びて中
心に配置されかつ端から端まで延びた端子側通口２４を
有する。測定ガス側のセラミック成形部材２１の測定ガ
ス側の通口２２、及び端子側のセラミック成形部材２３
の端子側の通口２４は、互いに一直線上に延びている。
通口２２、２４内に、測定ガス側の端部区間２８及び端
子側の端部区間２９を備えた板片状のセンサ要素２７が
ある。
的な酸素センサを示しており、このガスセンサは、金属
ハウジング１２を有し、このハウジングは、図示しない
測定ガス管内に組込むために取付け手段としてねじ１３
を有する。ハウジング１２は、肩型のリング面１６を備
えた長手穴１５を有する。肩型のリング面１６上に例え
ば金属パッキンリング１８があり、このパッキンリング
上に、測定ガス側のセラミック成形部材２１が載ってい
る。測定ガス側のセラミック成形部材２１は、長手穴１
５の方向に延びて端から端まで延びた測定ガス側の通口
２２を有する。測定ガス側のセラミック成形部材２１か
ら間隔を置いて、長手穴１５内にさらに端子側のセラミ
ック成形部材２３が配置されている。端子側のセラミッ
ク成形部材２３は、同様に長手穴１５の方向に延びて中
心に配置されかつ端から端まで延びた端子側通口２４を
有する。測定ガス側のセラミック成形部材２１の測定ガ
ス側の通口２２、及び端子側のセラミック成形部材２３
の端子側の通口２４は、互いに一直線上に延びている。
通口２２、２４内に、測定ガス側の端部区間２８及び端
子側の端部区間２９を備えた板片状のセンサ要素２７が
ある。
【００１２】センサ要素２７の測定ガス側の端部区間２
８は、ハウジング１２から突出しており、かつ保護管３
１によって囲まれており、この保護管は、ハウジング１
２に取付けられている。保護管は、測定すべきガスのた
めの入口及び出口開口３２を有する。端子側の端部区間
２９は、接続接点３４を有し、これらの接続接点は、同
様にハウジング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ない接点プラグに接触
させられる。ハウジング１２から突出した端子側の端部
区間２９は、図示しないカプセルによって囲まれてお
り、このカプセルは、端部区間２９を周囲の影響から保
護する。
８は、ハウジング１２から突出しており、かつ保護管３
１によって囲まれており、この保護管は、ハウジング１
２に取付けられている。保護管は、測定すべきガスのた
めの入口及び出口開口３２を有する。端子側の端部区間
２９は、接続接点３４を有し、これらの接続接点は、同
様にハウジング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ない接点プラグに接触
させられる。ハウジング１２から突出した端子側の端部
区間２９は、図示しないカプセルによって囲まれてお
り、このカプセルは、端部区間２９を周囲の影響から保
護する。
【００１３】測定ガス側のセラミック成形部材２１と端
子側のセラミック成形部材２３との間に、パッキン３７
があり、このパッキンは、セラミック化合物とふっ化物
化合物、例えばセラミック化合物として窒化ほう素又は
ステアタイト、かつふっ化物化合物としてふっ化カルシ
ウム、ふっ化マグネシウム又はふっ化ストロンチウム、
ふっ化アルミニウム又はふっ化イットリウム又は希土類
のその他のふっ化物からなる混合物からなる。窒化ほう
素を使用する場合、これは、そのヘキサゴナル同素体の
形で存在する。ふっ化物化合物の割合は、パッキンの全
質量に対して１５ないし７０重量％、とくに２０ないし
３０重量％である。このパッキン要素３７を端子側のセ
ラミック成形部材２３が押している。端子側のセラミッ
ク成形部材２３の押付け力は、金属スリーブ４０によっ
て加えられる。金属スリーブ４０は、例えば均一に分割
されて、後方に向いた複数のつめ４１を有し、これらの
つめは、ハウジングに１２に形成されたノッチに噛み合
っている。しかし金属スリーブ４０をハウジング１２に
溶接することも考えることができる。セラミックふっ化
物混合物からなるパッキン要素３７は、ハウジング１２
の長手穴１５内に組込む前に、例えば５００℃の低い温
度における焼結によってリングになるようにあらかじめ
変形される。このようにして形成されたリング状のパッ
キン要素３７は、実施例に相応してすでにセンサ要素２
７を含む長手穴１５内に挿入される。それからパッキン
３７上に端子側のセラミック成形部材２３が配置され
る。その後、端子側のセラミック成形部材上に金属スリ
ーブ４０が被せられる。続いてポンチによって金属スリ
ーブ４０に力が加えられ、この力は、端子側のセラミッ
ク成形部材２３を介してパッキン要素３７に作用する。
その際、パッキン要素３７のあらかじめ製造されたリン
グは、パッキン要素３７の材料がセンサ要素２７及びハ
ウジング１２に整合するように、変形される。
子側のセラミック成形部材２３との間に、パッキン３７
があり、このパッキンは、セラミック化合物とふっ化物
化合物、例えばセラミック化合物として窒化ほう素又は
ステアタイト、かつふっ化物化合物としてふっ化カルシ
ウム、ふっ化マグネシウム又はふっ化ストロンチウム、
ふっ化アルミニウム又はふっ化イットリウム又は希土類
のその他のふっ化物からなる混合物からなる。窒化ほう
素を使用する場合、これは、そのヘキサゴナル同素体の
形で存在する。ふっ化物化合物の割合は、パッキンの全
質量に対して１５ないし７０重量％、とくに２０ないし
３０重量％である。このパッキン要素３７を端子側のセ
ラミック成形部材２３が押している。端子側のセラミッ
ク成形部材２３の押付け力は、金属スリーブ４０によっ
て加えられる。金属スリーブ４０は、例えば均一に分割
されて、後方に向いた複数のつめ４１を有し、これらの
つめは、ハウジングに１２に形成されたノッチに噛み合
っている。しかし金属スリーブ４０をハウジング１２に
溶接することも考えることができる。セラミックふっ化
物混合物からなるパッキン要素３７は、ハウジング１２
の長手穴１５内に組込む前に、例えば５００℃の低い温
度における焼結によってリングになるようにあらかじめ
変形される。このようにして形成されたリング状のパッ
キン要素３７は、実施例に相応してすでにセンサ要素２
７を含む長手穴１５内に挿入される。それからパッキン
３７上に端子側のセラミック成形部材２３が配置され
る。その後、端子側のセラミック成形部材上に金属スリ
ーブ４０が被せられる。続いてポンチによって金属スリ
ーブ４０に力が加えられ、この力は、端子側のセラミッ
ク成形部材２３を介してパッキン要素３７に作用する。
その際、パッキン要素３７のあらかじめ製造されたリン
グは、パッキン要素３７の材料がセンサ要素２７及びハ
ウジング１２に整合するように、変形される。
【００１４】密閉作用は、大体において金属ふっ化物化
合物の種類及び割合によって決まることがわかった。
合物の種類及び割合によって決まることがわかった。
【００１５】広い温度範囲にわたってガス及び燃料の密
閉を達成するために重要なことは、パッキン要素３７に
常に金属スリーブ４０から出る力が作用しているという
ことである。金属ふっ化物によって変形された熱膨張係
数ＷＡＫに基付いて、相応するふっ化物成分とセラミッ
ク成分の相応する混合物によって、高い温度においても
金属スリーブ４０から出る押付け力がパッキン要素３７
に作用することが達成される。
閉を達成するために重要なことは、パッキン要素３７に
常に金属スリーブ４０から出る力が作用しているという
ことである。金属ふっ化物によって変形された熱膨張係
数ＷＡＫに基付いて、相応するふっ化物成分とセラミッ
ク成分の相応する混合物によって、高い温度においても
金属スリーブ４０から出る押付け力がパッキン要素３７
に作用することが達成される。
【００１６】本発明によるパッキン要素３７の使用は、
金属ハウジングにおける平面のセンサ要素の密閉に限定
されるものではない。このようなパッキン要素３７をい
わゆる指型センサの密閉のためにも使用することは、明
らかに考えることができる。この用途において、この
時、パッキン要素３７のためのあらかじめ製造されるリ
ングの構成を、長手穴及びハウジングと指型のセンサ要
素との間の接触面の幾何学的構造に合わせるだけでよ
い。
金属ハウジングにおける平面のセンサ要素の密閉に限定
されるものではない。このようなパッキン要素３７をい
わゆる指型センサの密閉のためにも使用することは、明
らかに考えることができる。この用途において、この
時、パッキン要素３７のためのあらかじめ製造されるリ
ングの構成を、長手穴及びハウジングと指型のセンサ要
素との間の接触面の幾何学的構造に合わせるだけでよ
い。
【図１】本発明によるパッキン装置を有するガスセンサ
の断面図である。
の断面図である。
１０ ガスセンサ、 １２ ハウジング、 １５ 長手
穴、 ２１ 測定ガス側のセラミック成形部材、 ２３
端子側のセラミック成形部材、 ２７ センサ要素、
３７ パッキン要素、 ４０ 押圧要素
穴、 ２１ 測定ガス側のセラミック成形部材、 ２３
端子側のセラミック成形部材、 ２７ センサ要素、
３７ パッキン要素、 ４０ 押圧要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲールハルト シュナイダー ドイツ連邦共和国 ペットシュタット ボ ーゲンシュトラーセ ２アー
Claims (12)
- 【請求項１】 パッキンが金属ハウジングの長手穴内に
おいてセンサ要素を密閉する、ガスセンサのセンサ要素
のためのパッキンにおいて、少なくとも１つのパッキン
要素（３７）からなるパッキン装置が設けられており、
かつパッキン要素（３７）が、少なくとも１つのセラミ
ック化合物及び少なくとも１つのふっ化物化合物からな
る混合物を含むことを特徴とする、ガスセンサのセンサ
要素のためのパッキン。 - 【請求項２】 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記載のパッ
キン。 - 【請求項３】 セラミック化合物が、大体において窒化
ほう素であることを特徴とする、請求項１記載のパッキ
ン。 - 【請求項４】 セラミック化合物が、大体においてステ
アタイトと窒化ほう素とからなる混合物であることを特
徴とする、請求項１記載のパッキン。 - 【請求項５】 ふっ化物化合物が、金属ふっ化物である
ことを特徴とする、請求項１記載のパッキン。 - 【請求項６】 金属ふっ化物が、２及び／又は３価の金
属ふっ化物であることを特徴とする、請求項５記載のパ
ッキン。 - 【請求項７】 ふっ化物化合物の量割合が、パッキンの
全質量に対して１５ないし７０重量％であることを特徴
とする、請求項１記載のパッキン。 - 【請求項８】 ふっ化物化合物が、０．５ないし１０μ
ｍの平均粒子直径ｄ ５０を有する粉末として存在するこ
とを特徴とする、請求項１記載のパッキン。 - 【請求項９】 変形可能な部材としてパッキン要素（３
７）が使用され、かつハウジング（１２）の長手穴内に
押込まれており、その際、圧縮の際に、パッキン要素の
材料がセンサ要素（２７）及びハウジング（１２）に整
合するように、部材が変形することを特徴とする、請求
項１記載のパッキン。 - 【請求項１０】 ハウジング（１２）の長手穴内に互い
に間隔を置いて、測定ガス側のセラミック成形部材（２
１）及び端子側のセラミック成形部材（２３）が配置さ
れており、かつ両方のセラミック部材の間にパッキン要
素（３７）が配置されていることを特徴とする、請求項
１記載のパッキン。 - 【請求項１１】 ハウジングに結合された押圧要素（４
０）が設けられており、この押圧要素が、端子側のセラ
ミック成形部材（２３）を押すことを特徴とする、請求
項１０記載のパッキン。 - 【請求項１２】 セラミック化合物とふっ化物化合物と
からなるパッキン要素（３７）の混合物が、成形部材に
なるように圧縮され、かつ続いて熱処理され、又は焼結
され、成形部材が、ガスセンサの組立の際に圧縮力の作
用を受けてその粉末成分に変形されるようにすることを
特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項に記
載のパッキンを製造する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19734575A DE19734575C2 (de) | 1997-08-09 | 1997-08-09 | Dichtelement für Sensoren |
| DE19734575.1 | 1997-08-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11108884A true JPH11108884A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=7838511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10221609A Withdrawn JPH11108884A (ja) | 1997-08-09 | 1998-08-05 | ガスセンサのセンサ要素のためのパッキン及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6273432B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11108884A (ja) |
| DE (1) | DE19734575C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6346179B1 (en) | 1998-08-05 | 2002-02-12 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
Families Citing this family (14)
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