JPH11271254A - センサのシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱サイクル付与によるシール部材の飛び出し
やゆるみ等を生じにくく、良好なシール性を確保するこ
とができるセンサのシール構造を提供する。 【解決手段】 ケーシング１の開口部を封止するシール
部材６は、その上部スリーブ１ａの軸線方向において互
いに隣接する２部分、すなわち上部スリーブ１ａの開口
部１ｅ側に位置するフッ素系ゴム製の第一部分１１と、
それよりも内方側に位置するシリコン系ゴム製の第二部
分１２とから構成される。第一部分１１と第二部分１２
との間には、第二部分１２側に形成された隙間形成凸部
１６により所定量の変形吸収隙間Ｓが形成される。シー
ル構造５０に加熱・冷却のサイクルが加わると、第一部
分１１と第二部分１２との膨張差等に基づき第二部分１
２が軸線方向に変形し、第一部分１１がケーシング１の
外へ押し出されることがある。そこで、上記のような変
形吸収空間Ｓを設けておけば、第二部分１２の変形が該
空間Ｓによって吸収されるので、上記のような不具合を
解消することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサのシール構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の排ガス中の酸素濃度を検
出する酸素センサとして、ジルコニア等の固体電解質や
金属酸化物半導体を検出素子として用いるものが知られ
ている。検出素子は筒状のケーシングの内側に配置さ
れ、その出力は素子に接続されたリード線によりケーシ
ングの外側に取り出される。また、リード線が引き出さ
れるケーシングの開口部には、ケーシング内へ水等が進
入することを阻止するためにゴム製のシールがはめ込ま
れ、リード線はこのシールを貫いてケーシングの外側に
延出する。

【０００３】ここで、上記酸素センサは作動温度が３０
０℃以上と高く、ヒータにより検出素子を強制加熱する
構造が一般に採用されている。この場合、ヒータによる
発熱にエンジンからの発熱が重なって、酸素センサはか
なりの高温度にさらされることになり、上記シールも耐
熱性ゴムで構成する必要がある。従来、そのようなゴム
としてはシリコン系ゴムが用いられてきたが、その耐熱
性は必ずしも十分とはいえず、温度が特に高くなった場
合（例えば２５０℃以上）にはシール性が失われてしま
う欠点があった。また、シリコン系ゴムよりもさらに耐
熱性に優れたフッ素系ゴムを使用する構成も提案されて
いるが（例えば特開平８−１５２１４等）、フッ素系ゴ
ムは高温になるとフッ素ガスを放出するので、これがケ
ーシング内に放出された場合、基準ガスにこれが混入し
て検出精度を低下させたり、あるいはリード線（及びこ
れが接続される端子）の露出部分を腐食してしまう問題
がある。

【０００４】そこで、これを解決するために、特開平９
−３１８５８０号公報には、例えば図１４（ａ）に示す
ように、ケーシング１００の開口部１００ｅ側にフッ素
系ゴム製の第一のシール部材１０１を配し、それよりも
さらに内側にフッ素成分を含有しないシリコン系ゴム製
の第二のシール部材１０２を配することで、高温におけ
るケーシング１００内へのフッ素ガスの放出を防止ない
し抑制する提案がなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１４
（ａ）に示すシール構造を加熱した場合、金属製のケー
シング１００と、その内側にはめ込まれたシール部材１
０１，１０２とはそれぞれ熱膨張を起こす。次いで、こ
れを冷却すると、ケーシング１００の方がシール部材１
０１，１０２よりも外側に位置し、かつ熱伝導率も高い
ことから、ケーシング１００はシール部材１０１，１０
２よりも先に冷却して収縮を起こす。このとき、シール
部材１０１，１０２が上述のように互いに異なる材質で
構成されていると、このような加熱冷却のサイクルを繰
り返した場合に、両シール部材１０１，１０２の熱膨張
差により、図１４（ｂ）に示すようにケーシング１００
の開口部１００ｅ側に位置する第一のシール部材１０１
が第二のシール部材１０２に押されてケーシング１００
から飛び出し、シール性が損なわれたりする問題を生じ
うる。

【０００６】本発明の課題は、シール部材が互いに異な
る材質の２以上の部分から構成されている場合でも、熱
サイクル付与によるシール部材の飛び出しやゆるみ等を
生じにくく、ひいては長期にわたって良好なシール性を
確保することができるセンサのシール構造を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
センサのシール構造においては、少なくとも一端に開口
部が形成された筒状のケーシングの内側に検出素子が配
置され、その検出素子からの出力を取り出すリード線
が、開口部から外側に延出するとともに、ケーシングの
該開口部が形成されている端部内側に、リード線とケー
シング内面との間をシールするゴム、樹脂等の高分子弾
性材料で構成されたシール部材が配置される。上述の課
題を解決するために、そのシール部材は、ケーシングの
軸線方向において２以上の複数部分に分割して構成され
るとともに、それら複数部分のうちの、互い隣接する少
なくともある２つの部分が、ケーシングの開口部に近い
側のものを第一部分、同じく遠い側のものを第二部分と
して、それらが互いに異なる高分子弾性材料で構成され
ており、かつ第二部分の軸線方向における少なくとも一
方の端面側に隣接して、もしくはその第二部分の内部
に、当該第二部分の軸線方向における変形を吸収する変
形吸収空間が形成されていることを特徴とする。

【０００８】シール部材を軸方向に隣接する複数部分に
より構成し、それらの互い隣接するある２つの部分が異
なる高分子弾性材料で構成されている場合、これに加熱
・冷却のサイクルが加わると、例えば第一部分と第二部
分との膨張差等に基づき第二部分が軸線方向に変形し、
第一部分が軸線方向に押されて位置ずれを起こしたり、
あるいはケーシングの外へ押し出されたりすることがあ
る。そこで、上記のような変形吸収空間を設けておけ
ば、第二部分の変形が該空間によって吸収されるので、
上記のような不具合を解消することができる。

【０００９】加熱・冷却のサイクル付加による第二部分
の変形は、第二部分が第一部分よりも線膨張係数の大き
い材料で構成されている場合に特に大きくなりやすい。
従って、シール部材がこのような構成を有する場合に、
上記本発明の効果は一層顕著に発揮されることとなる。

【００１０】変形吸収空間は、ケーシングの軸線方向に
おいて第一部分と第二部分との間、及び第二部分と該第
二部分を挟んで第一部分と反対側に配置された他部材と
の間の少なくともいずれかに形成された変形吸収隙間と
することができる。このような変形吸収隙間の形成によ
り、上記本発明の効果を比較的単純な構成により確実に
達成することができる。

【００１１】この場合、ケーシングの軸線方向におい
て、第一部分の第二部分側に位置する端面、第二部分の
第一部分側に位置する端面、及び第二部分の他部材側に
面する端面の少なくともいずれかに、変形吸収隙間の大
きさを規定する隙間形成凸部を、軸線方向に突出して形
成することができる。隙間形成凸部を設けることによ
り、上記第一部分、第二部分あるいは他部材との間に所
定量の変形吸収隙間を簡単かつ確実に形成することがで
きる。なお、隙間形成凸部は、端面の外周縁部において
その周方向に沿うように所定の角度間隔で形成されてい
る複数個の凸部、及び端面の外周縁部においてその周方
向に沿うように連続的に形成された環状の凸状部のいず
れかとすることができる。隙間形成凸部をこのように形
成することにより、形成される隙間量の位置的な偏りを
少なくすることができ、ひいては第二部分の変形の吸収
をより確実に行うことができる。

【００１２】シール部材は、第二部分を第一部分よりフ
ッ素含有率の低い樹脂で構成することができる。これに
より、高温におけるケーシング内へのフッ素ガスの放出
を防止ないし抑制することができ、ひいては基準ガスへ
のフッ素ガスの混入に伴う検出精度の低下、あるいはリ
ード線や端子の露出部分の腐食等を起こりにくくするこ
とができる。また、第一部分をフッ素を含有する樹脂で
構成することで、高温におけるシール性を確保できる。

【００１３】この場合、第一部分のフッ素含有率を４０
重量％以上とすることで、高温でのシール性がさらに向
上し、例えば２５０℃以上の高温でもシール性が確保で
きるようになる。一方、第二部分のフッ素含有率を３０
重量％以下（ゼロを含む）に設定することによりリード
線の腐食防止に顕著な効果が得られ、さらに１０重量％
以下（ゼロを含む）に設定することで、例えば酸素セン
サにおける基準ガスへのフッ素ガスの混入に起因した検
出精度の低下等が効果的に防止ないし抑制される。

【００１４】シール部材はゴムで構成することで、リー
ド線の挿通及びケーシングへの嵌着が容易となり、ひい
てはシール構造の組立てを能率的に行うことができる。
この場合、シール部材の第二部分をシリコンゴムで、第
一部分をフッ素ゴムで構成することができる。この構成
によれば、ケーシング内へのフッ素ガスの放出がほとん
ど起こらなくなる。

【００１５】なお、ここでいう「シリコンゴム」とは、
ゴムの分子構造において、その主鎖が主にオルガノシロ
キサン結合により形成される合成ゴムを総称するもので
あり、特にビニルシリコンゴム（ビニルメチルシリコン
ゴム）、フェニルシリコンゴム（フェニルメチルシリコ
ンゴム）、フッ化シリコンゴム等が好適に使用できる。
また、「フッ素ゴム」とは、フッ素を含有する合成ゴム
を総称するものであり、例えばフッ化ビニリデン系ゴム
（フッ化ビニリデンと、６フッ化プロピレン、５フッ化
プロピレンあるいは３フッ化塩化エチレン等との共重合
体を主成分とするもの）、四フッ化エチレン−プロピレ
ンゴム、四フッ化エチレン−フルオロメチルビニルエー
テルゴム、フォスファゼン系ゴム、フッ化アクリレート
系ゴム、フッ化ポリエステル系ゴム等が使用できる。

【００１６】なお、シール部材は、フッ素系ゴム製の第
一部分と、シリコン系ゴム製の第二部分との２部分構成
とすることで、シール部材構造の過度な複雑化を招くこ
となく、高温でのシール性の確保と、ケーシング内への
フッ素ガス放出防止の効果を良好かつバランスよく達成
することができる。この場合、その第二部分を挟んで第
一部分と反対側には、前記他部材として、検出素子から
の複数のリード線を互いに分離した状態で保持するため
のセラミックセパレータを配置することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は、本発明のシール構造が採用
されたセンサユニットの一例を示している。すなわち、
該センサユニット２０においては、筒状のケーシング１
の先端部内側に配置された検出素子２が、ガス導入孔１
ｄから導入された排気ガスと接触することにより、その
酸素濃度に応じて検出信号を発生させ、その出力が該素
子２に接続されたリードフレーム３及びリード線４によ
りケーシング１の開口部１ｅから外側に取り出されるよ
うになっている。なお、検出素子２は、例えばアルミナ
等の耐熱性絶縁材料で構成されたベース部の先端に、酸
素濃度によって抵抗値の変化するチタニア等の金属酸化
物を用いて検出部を形成した構造を有し、該検出部の抵
抗変化が測定ガス中の酸素濃度の検出信号として出力さ
れる。また、検出素子２の内側には、これを所定の作動
温度に加熱するためのヒータ５が設けられており、これ
に接続されたリードフレーム８及びリード線９を介して
通電されるようになっている。

【００１８】ケーシング１は、検出素子２が配置される
下部スリーブ１ｃと、開口部１ｅが形成された上部スリ
ーブ１ａと、両スリーブ１ｃ及び１ａを互いに結合する
とともにセンサユニット２０を図示しない排気管等に固
定するための螺子部１ｆを備えたハウジング１ｂとによ
って構成されている。なお、上部スリーブ１ａ、下部ス
リーブ１ｃ及びハウジング１ｂは、それぞれステンレス
鋼等の金属材料で構成されている。

【００１９】上部スリーブ１ａの内側には、該上部スリ
ーブ１ａよりも径小で、ハウジング１ｂにて保持された
セラミックホルダ１ｇが配置されている。また上部スリ
ーブ１ａの内側は、その開口部１ｅを封止するシール部
材６が設けられ、軸線方向において該シール部材６に続
く形でさらに内方には、セラミックセパレータ７が設け
られている。そして、それらセラミックセパレータ７及
びシール部材６を貫通するように上記リード線４及び９
が配置され、リード線４及び９は金属製の接続端子１
０，１０を介してリードフレーム３及び８にそれぞれ電
気的に接続されている。ここで、シール部材６は、リー
ド線４及び９と上部スリーブ１ａの内面との間をシール
し、上部スリーブ１ａとともにセンサのシール構造５０
の要部を構成している。

【００２０】図２（ｂ）に示すように、セラミックセパ
レータ７は、上部スリーブ１ａよりも少し小さい断面径
を有する円柱状に構成されるとともに、各リード線４及
び９を挿通するための複数のリード線挿通孔７ａが軸線
方向に貫通して形成されている。リード線挿通孔７ａは
上部スリーブ１ａの軸線回りにおいて所定の角度間隔
（本実施例ではほぼ９０度）で複数（本実施例では４
つ）形成されている。また、リード線挿通孔７ａは段部
７ｂにより検出素子２側が拡径されており、この部分に
接続端子１０が収容されるようになっている。さらにセ
ラミックセパレータ７の上面側には、凹部１９が形成さ
れており、ここにシール部材６の凸部１８が嵌合してい
る。凹部１９及び凸部１８は、図１３に示すように、軸
断面が角形形状（本実施例では正方形）を有しており、
これらが軸方向に互いに嵌合することでシール部材６と
セラミックセパレータ７との軸線回りの回転が阻止さ
れ、リード線挿通孔７ａと１２ａとが互いに位置合わせ
される。なお、凸部１８及び凹部１９は、軸線回りにお
ける相対的な回転が阻止されるのであれば角形形状に限
らず、その他の角型形状、楕円形状等に形成してもよ
い。

【００２１】シール部材６は、上部スリーブ１ａの軸線
方向において互いに隣接する２部分、すなわち上部スリ
ーブ１ａの開口部１ｅ側に位置する第一部分１１と、そ
れよりも内方側に位置する第二部分１２とから構成され
る。ここで、第一部分１１はフッ化ゴム、例えばフッ化
ビニリデン系ゴム等のフッ素系ゴム（フッ素含有率４０
重量％以上）により、また、第二部分１２はシリコン系
ゴム、例えばビニルメチルシリコン系ゴム等のシリコン
系ゴム（フッ素含有率は実質的にゼロ）により構成され
ている。そして、図２（ａ）に示すように、シール部材
６の第一部分１１及び第二部分１２は、非圧縮状態（す
なわち、上部スリーブ１ａから取り出した状態）におい
て、それぞれ上部スリーブ１ａの内径よりも少し大きい
ほぼ同一断面径を有する円柱状形態をなしている。

【００２２】第二部分１２は、第一部分１１よりも短い
軸線方向長さを有する本体部１５を有し、これに前述の
各リード線４及び９（図１）をそれぞれ通すためのリー
ド線挿通孔１２ａが軸線方向に貫通して形成されてい
る。なお、リード線挿通孔１２ａは、図３に示すよう
に、シール部材６の軸線回りにおいて所定の角度間隔
（本実施例ではほぼ９０度）に複数（本実施例では４
つ）形成されている。また、その本体部１５の第一部分
１１に面する端面１５ａには、該端面１５ａから第一部
分１１の対向する端面１１ｂに向けて軸線方向に突出す
る隙間形成凸部１６が形成されている。該隙間形成凸部
１６は、端面１５ａの外周縁部において、その周方向に
沿って所定の角度間隔で複数個（本実施例では４個）形
成されている。この隙間形成凸部１６は、図２に示すよ
うに、第一部分１１と第二部分１２との間においてその
軸線方向に、その突出高さｈに対応する間隔の変形吸収
隙間Ｓ（膨張吸収空間）を形成する役割を果たす。他
方、第一部分１１には、第二部分１２の各リード線挿通
孔１２ａに対応するリード線挿通孔１１ａが形成されて
いる。

【００２３】以下、シール部材６の組付方法について説
明する。すなわち、図２（ｂ）に示すように、セラミッ
クホルダ１ｇの上にセラミックセパレータ７及びシール
部材６（第二部分１２・第一部分１１）を順次重ねるよ
うに配置した後、さらにその上部側から上部スリーブ１
ａを挿入し軸方向に押し込む。これにより、シール部材
６の外面が開口部１ｅの内面と密着し、両者の間がシー
ルされるとともに、上部スリーブ１ａの先端部内側がハ
ウジング１ｂの後端部に挿入される。次に、各リード線
４及び９は、それぞれ芯線１３の外側が絶縁被覆で覆わ
れた構造とされており、それぞれシール部材６及びセラ
ミックセパレータ７のリード線挿通孔１１ａ、１２ａ及
び７ａに挿入され、その芯線１３の先端に接続端子１０
が取り付けられる。そして、それら接続端子１０に各リ
ードフレーム３及び８が溶接されることによりそれぞれ
接続状態となる。また、上部スリーブ１ａとハウジング
１ｂとは、その重なり部において周方向に溶接されるこ
とにより互いに気密状態で接合される。

【００２４】この状態で、図２（ｂ）に示すようにシー
ル部材６（第一部分１１）の軸線方向中間部に対応する
位置において、上部スリーブ１ａを縮径方向に加締める
ことにより、シール部材６の抜止めが施されて図１に示
す組み付け状態となる。

【００２５】上記センサのシール構造５０においては、
そのシール部材６において、第二部分１２（の本体部１
５）の端面１５ａに隙間形成凸部１６を形成することに
より、第一部分１１の端面１１ｂと第二部分１２の端面
１５ａとの間に変形吸収隙間Ｓを形成する構成とした。
これにより、センサユニット２０に熱サイクルが加わっ
た場合に、第一部分１１と第二部分１２との間の熱膨張
差により、第一部分１１が第二部分１２に押されて上部
スリーブ１ａから飛び出すことを効果的に防止すること
が可能となる。

【００２６】このような効果が得られる理由としては次
のような機構が考えられる。すなわち、図１に示すシー
ル構造５０を加熱した場合、金属製の上部スリーブ１ａ
と、その内側にはめ込まれたシール部材６とはそれぞれ
熱膨張を起こす。次いで、これを冷却すると、上部スリ
ーブ１ａの方がシール部材６よりも外側に位置し、かつ
熱伝導率も高いことから、上部スリーブ１ａはシール部
材６よりも先に冷却されて収縮を起こす。これにより、
シール部材６は上部スリーブ１ａにより径方向に圧縮さ
れる。

【００２７】ここで、シール部材６の第一部分１１はフ
ッ素系ゴムにより、第二部分１２はシリコン系ゴムで構
成されているが、シリコン系ゴムはフッ素系ゴムよりも
線膨張係数が高く、かつ軸線方向において第二部分１２
の方が第一部分１１よりも内側に位置していて冷却が進
みにくい。その結果、図４に示すように、冷却時におい
て第二部分１２は第一部分１１よりも収縮が遅れ、その
膨張差によって第二部分１２は第一部分１１よりも一時
的に余分に圧縮された状態となり、例えば同図（ｂ）に
示すように第一部分１１側に湾曲するなど、上部スリー
ブ１ａから第一部分１１を押し出す方向に変形を生ずる
こととなる。このとき、図１４に示す従来のシール構造
のように、第一部分１０１と第二部分１０２とが密接配
置されていると、第二部分１０２の該変形により第一部
分１０１が押されて変位を受ける。そして、このような
加熱−冷却のサイクルを繰り返すに伴い上記変位が蓄積
され、やがては第一部分１０１に無視できない程度の上
部スリーブ１００ｅからの飛び出しが生じて、シール性
が損なわれたりする問題につながる。

【００２８】しかしながら、本発明のシール構造のよう
に、第一部分１１と第二部分１２との間に、図１に示す
ような変形吸収隙間Ｓが形成されていると、上記収縮遅
れによる第二部分１２の変形が該隙間Ｓにより吸収さ
れ、第一部分１１の飛び出しが防止されるものと考えら
れる。

【００２９】以下、本発明のシール構造の各種変形例に
ついて説明する。図５に示すように、隙間形成凸部１６
は、本体部１５の端面１５ａの中央部に１カ所のみ形成
することも可能である。また、図６に示すように、第二
部分１２には、その板面を直径方向に横切るやや広幅の
溝状の凹部１７を形成し、その凹部１７の幅方向両側に
隙間形成凸部１６を形成する構成でもよい。また、図７
に示すように、隙間形成凸部１６は、本体部１５の端面
１５ａの外周縁に沿う凸条部として形成してもよい。

【００３０】さらに、図８に示すように、第二部分１２
は、その外側面から半径方向に切れ込む環状溝形態の凹
部２１を１又は軸線方向に複数列（図では２列）形成し
た形態とすることがきる。この場合、凹部２１が膨張吸
収空間として機能し、前述の収縮遅れによる第二部分１
２の変形を吸収することができる。また、図９に示すよ
うに第二部分１２は、本体部１５の内側に、膨張吸収空
間としての空隙部２３が形成された構成とすることもで
きる。

【００３１】次に、図１０に示すように、隙間形成凸部
１６を第二部分１２の底面１２ｃに形成することもでき
る。この場合、セラミックセパレータ７と第二部分１２
との間に変形吸収隙間Ｓが形成され、冷却時の第二部分
１２の変形は該隙間Ｓにより吸収することができる。ま
た、隙間Ｓを第一部分１１と第二部分１２との間に形成
する場合、図１１（ａ）に示すように、隙間形成凸部１
６を第一部分１１に形成するようにしてもよい。さら
に、図１１（ｂ）に示すように、隙間形成凸部１６を第
一部分１１の底面（端面）１１ｂと、第二部分１２の底
面１２ｃとの両方に形成することができる。この場合、
変形吸収隙間Ｓは、第一部分１１と第二部分１２との
間、及び第二部分１２とセラミックセパレータ７との間
にそれぞれ形成されることなる。

【００３２】なお、シール部材６は、上部スリーブ１ａ
の軸線方向において隣接する３以上の部分により形成し
てもよい。そして、それら各部のうち、互い隣接するあ
る２つの部分において、ケーシング１の開口部に遠い側
のもの（第二部分）が近い側のもの（第一部分）よりも
線膨張係数の大きい材質にて構成されている場合、その
第二部分の軸線方向における少なくとも一方の端面側、
もしくは該第二部分の内側に膨張吸収空間を形成するこ
とで、前述の本発明の効果を同様に達成することができ
る。

【００３３】図１２は、本発明のシール構造を他のタイ
プの酸素センサに適用したセンサユニット４０の一例を
示している。該センサユニット４０は、酸素イオン伝導
性を有する固体電解質（例えばＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₂等）に
より構成された酸素濃淡電池素子と、該酸素濃淡電池素
子を所定の活性化温度に加熱するヒータとを有するセラ
ミック素子（検出素子）２とを備えている。検出素子２
は、上記センサユニット２０と同様に、先端がガス導入
孔１ｄ（図１）から導入された排気ガスと接触する検出
部（図示せず）とされる一方、後端側には大気導入口２
ｓが形成されており、ここから酸素濃淡電池素子の基準
ガスとなる大気（外気）が導入される。

【００３４】図１２に示すように、センサユニット４０
は、筒状の上部スリーブ１ａを含むケーシング１を有
し、その上部スリーブ１ａの上部側壁には、貫通孔（気
体導入孔）４１ａが所定の間隔で周方向に沿って複数形
成されている。また、貫通孔４１ａが形成された部分に
おいて上部スリーブ１ａの外周には、該貫通孔４１ａを
気通状態で塞ぐ撥水性のフィルタ４２が外挿され、さら
にその外側には、周方向に複数の貫通孔（気体導入孔）
４１ｂが形成されるとともに、フィルタ４２を外側から
保持する外筒４３が配置されている。そして、上記基準
ガスとしての大気は、貫通孔４１ｂ、フィルタ４２及び
貫通孔４１ａを経てケーシング１内に導入される。ま
た、セラミックセパレータ７の中心部には軸線方向に貫
通する貫通孔（大気導入路）４５が形成され、その先端
部が検出素子２の大気導入口２ｓに連通している。

【００３５】シール部材６は、図１の構成と同様の第一
部分１１と第二部分１２とからなり、第二部分１２の底
面１２ｃには、その外周縁部に周方向に沿って所定の角
度間隔で複数の隙間形成凸部１６が形成されており、各
先端がセラミックセパレータ７の上端面に接するように
配置されている。これにより、第二部分１２とセラミッ
クセパレータ７との間には変形吸収隙間Ｓが形成されて
いる。この変形吸収隙間Ｓは、貫通孔４１ａ、フィルタ
４２及び貫通孔４１ｂにより形成されるケーシング１側
の大気導入経路と連通するとともに、セラミックセパレ
ータ７の大気導入路４５とも連通している。そして、外
部からの大気は大気導入孔４１から隙間Ｓに導入され、
さらに隙間Ｓから大気導入路４５を通って検出素子２の
大気導入口２ｓに導かれるようになっている。これによ
り、センサユニット４０において変形吸収隙間Ｓは、第
二部分１２の収縮遅れによる変形を吸収し、第一部分１
１の上部スリーブ１ａからの抜けを防止するとともに、
外部からの大気を検出素子２の大気導入口２ｓに導く大
気導入路としての役割も果たすこととなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシール構造を採用したセンサユニット
の一例を示す正面断面図。

【図２】そのシール部材の正面断面図、及びシール部材
を上部スリーブ内へ挿入した状態を示す正面断面図。

【図３】第二部分の斜視図。

【図４】シール部材の作用を示す説明図。

【図５】第二部分の第一の変形例を示す斜視図。

【図６】第二部分の第二の変形例を示す斜視図。

【図７】第二部分の第三の変形例を示す斜視図。

【図８】第二部分の第四の変形例を示す斜視図、及びそ
の断面図。

【図９】第二部分の第五の変形例を示す断面模式図。

【図１０】シール部材の変形例を示す断面図。

【図１１】同じくシール部材の別の変形例を示す断面
図。

【図１２】本発明のシール部材を他のタイプの酸素セン
サに採用した一例を示す断面図。

【図１３】シール部材の凸部とセラミックセパレータの
凹部とを示す斜視図、及び図２のＡ−Ａ断面図。

【図１４】従来のシール構造を、その問題点とともに示
す断面図。

【符号の説明】

１ ケーシング １ａ 上部スリーブ １ｅ 開口部 ２ 検出素子 ４，９ リード線 ６ シール部材 ７ セラミックセパレータ １１ 第一部分 １２ 第二部分 １６ 隙間形成凸部 ２０ センサユニット Ｓ 変形吸収隙間（変形吸収空間）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一端に開口部が形成された筒
   状のケーシングの内側に検出素子が配置され、その検出
   素子からの出力を取り出すリード線が、前記開口部から
   外側に延出するとともに、前記ケーシングの該開口部が
   形成されている端部内側に、前記リード線と前記ケーシ
   ング内面との間をシールするゴム、樹脂等の高分子弾性
   材料で構成されたシール部材が配置され、 そのシール部材は、前記ケーシングの軸線方向において
   ２以上の複数部分に分割して構成されるとともに、それ
   ら複数部分のうちの、互い隣接する少なくともある２つ
   の部分が、前記ケーシングの開口部に近い側のものを第
   一部分、同じく遠い側のものを第二部分として、それら
   が互いに異なる高分子弾性材料で構成されており、かつ
   前記第二部分の軸線方向における少なくとも一方の端面
   側に隣接して、もしくはその第二部分の内部に、当該第
   二部分の軸線方向における変形を吸収する変形吸収空間
   が形成されていることを特徴とするセンサのシール構
   造。
2. 【請求項２】 前記第二部分は前記第一部分よりも線膨
   張係数の大きい材料で構成されている請求項１記載のセ
   ンサのシール構造。
3. 【請求項３】 前記変形吸収空間は、前記ケーシングの
   軸線方向において前記第一部分と前記第二部分との間、
   及び前記第二部分と該第二部分を挟んで前記第一部分と
   反対側に配置された他部材との間の少なくともいずれか
   に形成された変形吸収隙間である請求項１又は２に記載
   のセンサのシール構造。
4. 【請求項４】 前記ケーシングの軸線方向において、前
   記第一部分の前記第二部分側に位置する端面、前記第二
   部分の前記第一部分側に位置する端面、及び前記第二部
   分の前記他部材側に面する端面の少なくともいずれか
   に、前記変形吸収隙間の大きさを規定する隙間形成凸部
   が、前記軸線方向に突出して形成されている請求項３記
   載のセンサのシール構造。
5. 【請求項５】 前記隙間形成凸部は、前記端面の外周縁
   部においてその周方向に沿うように所定の角度間隔で形
   成されている複数個の凸部、及び前記端面の外周縁部に
   おいてその周方向に沿うように連続的に形成された環状
   の凸状部のいずれかである請求項４記載のセンサのシー
   ル構造。
6. 【請求項６】 前記シール部材は、前記第一部分がフッ
   素系ゴムにより、前記第二部分がシリコン系ゴムにより
   それぞれ構成されている請求項１ないし５のいずれかに
   記載のセンサのシール構造。
7. 【請求項７】 前記シール部材は、フッ素系ゴム製の前
   記第一部分と、シリコン系ゴム製の前記第二部分との２
   部分からなるものであり、その第二部分を挟んで前記第
   一部分と反対側には、前記他部材として、前記検出素子
   からの複数の前記リード線を互いに分離した状態で保持
   するためのセラミックセパレータが配置されている請求
   項６記載のセンサのシール構造。