JP3539031B2 - 空燃比センサ - Google Patents
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- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高温環境下で使用さ
れる空燃比センサにおけるリード線固定部の防水性向上
に関するもので、自動車用内燃機関（以下エンジンとい
う）の吸気あるいは排気ガスの空燃比（燃料と空気との
比率）の検出に用いて好適なものである。
れる空燃比センサにおけるリード線固定部の防水性向上
に関するもので、自動車用内燃機関（以下エンジンとい
う）の吸気あるいは排気ガスの空燃比（燃料と空気との
比率）の検出に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車用エンジン等に用いられる
空燃比センサは、エンジン排気系のあらゆる位置に配置
され、取付けられる。特に、自動車の床下取付の場合
は、空燃比センサが水に晒される機会も多いので、セン
サ内部への水の侵入を防止するための防水構造の信頼性
を高める必要がある。
空燃比センサは、エンジン排気系のあらゆる位置に配置
され、取付けられる。特に、自動車の床下取付の場合
は、空燃比センサが水に晒される機会も多いので、セン
サ内部への水の侵入を防止するための防水構造の信頼性
を高める必要がある。
【０００３】一般に、センサ内部へ水が侵入すると、セ
ンサ内部の酸素濃度が変化してしまうので、空燃比セン
サとしての機能を発揮できないようになることはセンサ
作動原理から公知のことである。そこで、センサの防水
性向上を図るために、リード線をセンサ外部へ取り出す
部分のシール用ゴムブッシュ材として、従来では、耐熱
性の高いフッ素系あるいはシリコン系のゴムが通常、用
いられている。
ンサ内部の酸素濃度が変化してしまうので、空燃比セン
サとしての機能を発揮できないようになることはセンサ
作動原理から公知のことである。そこで、センサの防水
性向上を図るために、リード線をセンサ外部へ取り出す
部分のシール用ゴムブッシュ材として、従来では、耐熱
性の高いフッ素系あるいはシリコン系のゴムが通常、用
いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】最近の自動車の使用環
境の変化、例えば、欧州における排気ガス規制の強化
（高速走行での排気有害成分の規制値低減）等が実施さ
れると、エンジンの燃焼効率が向上して排気ガス温度が
上がり、その結果、エンジン排気系に取付られる空燃比
センサのゴムブッシュ部が、高温排気ガスからの熱影響
を受けて、３００°Ｃ程度の高温に晒されることも発生
する。
境の変化、例えば、欧州における排気ガス規制の強化
（高速走行での排気有害成分の規制値低減）等が実施さ
れると、エンジンの燃焼効率が向上して排気ガス温度が
上がり、その結果、エンジン排気系に取付られる空燃比
センサのゴムブッシュ部が、高温排気ガスからの熱影響
を受けて、３００°Ｃ程度の高温に晒されることも発生
する。
【０００５】このような３００°Ｃ程度の高温に晒され
ると、従来のフッ素系あるいはシリコン系のゴムブッシ
ュ材は加速的に分解したり、割れを発生し、防水シール
性が低下するという問題が生じる。また、空燃比センサ
の自動車への搭載性を改善するために、空燃比センサの
小形化を図ると、空燃比センサのゴムブッシュ材が排気
管に近接して、より一層高温に晒されるので、上記防水
シール性の低下を助長することになる。
ると、従来のフッ素系あるいはシリコン系のゴムブッシ
ュ材は加速的に分解したり、割れを発生し、防水シール
性が低下するという問題が生じる。また、空燃比センサ
の自動車への搭載性を改善するために、空燃比センサの
小形化を図ると、空燃比センサのゴムブッシュ材が排気
管に近接して、より一層高温に晒されるので、上記防水
シール性の低下を助長することになる。
【０００６】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
高温環境下で使用される空燃比センサにおいて、ゴムブ
ッシュ材による防水シール性の向上を図ることを目的と
する。
高温環境下で使用される空燃比センサにおいて、ゴムブ
ッシュ材による防水シール性の向上を図ることを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。本発明者ら
は、高温時における防水シール機能の信頼性向上を図る
ために、ゴムブッシュ（３３）の材質について試行錯誤
的に種々検討する中で、ゴム材料の１００％モジュラス
強度（試料を倍の長さに伸ばした時の引っ張り強さ）に
注目して、３００°Ｃの温度環境下で、１００時間経過
後における１００％モジュラス強度を６０Ｋｇｆ／ｃｍ
2 以上とすることにより、ゴムブッシュによる防水シー
ル性を効果的に向上できることを見いだした。
するため、以下の技術的手段を採用する。本発明者ら
は、高温時における防水シール機能の信頼性向上を図る
ために、ゴムブッシュ（３３）の材質について試行錯誤
的に種々検討する中で、ゴム材料の１００％モジュラス
強度（試料を倍の長さに伸ばした時の引っ張り強さ）に
注目して、３００°Ｃの温度環境下で、１００時間経過
後における１００％モジュラス強度を６０Ｋｇｆ／ｃｍ
2 以上とすることにより、ゴムブッシュによる防水シー
ル性を効果的に向上できることを見いだした。
【０００８】すなわち、請求項１〜４記載の発明では、
ハウジング部材（１０、１２、１３、１４）の端部内側
に配設されたゴムブッシュ（３３）に対して、ハウジン
グ部材により圧縮応力を加えて、被検出流体の空燃比を
検出するセンサ素子（１１）のリード線（２９、３０、
３１）をシール固定するものにおいて、ゴムブッシュ
（３３）を、３００°Ｃの温度環境下で、１００時間経
過後における１００％モジュラス強度（試料を倍の長さ
に伸ばした時の引っ張り強さ）が６０Ｋｇｆ／ｃｍ2 以
上であるゴム材料にて構成したことを特徴としている。
ハウジング部材（１０、１２、１３、１４）の端部内側
に配設されたゴムブッシュ（３３）に対して、ハウジン
グ部材により圧縮応力を加えて、被検出流体の空燃比を
検出するセンサ素子（１１）のリード線（２９、３０、
３１）をシール固定するものにおいて、ゴムブッシュ
（３３）を、３００°Ｃの温度環境下で、１００時間経
過後における１００％モジュラス強度（試料を倍の長さ
に伸ばした時の引っ張り強さ）が６０Ｋｇｆ／ｃｍ2 以
上であるゴム材料にて構成したことを特徴としている。
【０００９】このような構成とすることにより、後述の
図２に示すように、ゴムブッシュ（３３）の割れ、気体
漏れ量を低減して、ゴムブッシュによる防水シール性を
効果的に向上できる。また、特に、請求項３記載の発明
では、ハウジング部材（１０、１２、１３、１４）の端
部のかしめによるゴムブッシュ（３３）のかしめ率を、
１０〜３５％にしたことを特徴としており、このような
範囲にかしめ率を設定することにより、ゴムブッシュ
（３３）のかしめによる割れ等をより確実に防止して、
防水シール性を長期にわって良好に維持できる。
図２に示すように、ゴムブッシュ（３３）の割れ、気体
漏れ量を低減して、ゴムブッシュによる防水シール性を
効果的に向上できる。また、特に、請求項３記載の発明
では、ハウジング部材（１０、１２、１３、１４）の端
部のかしめによるゴムブッシュ（３３）のかしめ率を、
１０〜３５％にしたことを特徴としており、このような
範囲にかしめ率を設定することにより、ゴムブッシュ
（３３）のかしめによる割れ等をより確実に防止して、
防水シール性を長期にわって良好に維持できる。
【００１０】また、特に、請求項４記載の発明では、ハ
ウジング部材（１０、１２、１３、１４）の端部を、２
段以上の多段にかしめることを特徴としており、これに
よりかしめシール部の数が増えるため、ゴムブッシュ
（３３）とリード線（２９、３０、３１）との接触面積
が増大して、リード線（２９、３０、３１）を確実に固
定できるという利点がある。同時に、かしめシール部の
シール面積が増大するので、防水シール機能を一層向上
できる。
ウジング部材（１０、１２、１３、１４）の端部を、２
段以上の多段にかしめることを特徴としており、これに
よりかしめシール部の数が増えるため、ゴムブッシュ
（３３）とリード線（２９、３０、３１）との接触面積
が増大して、リード線（２９、３０、３１）を確実に固
定できるという利点がある。同時に、かしめシール部の
シール面積が増大するので、防水シール機能を一層向上
できる。
【００１１】また、上記のごとき２箇所以上の多段かし
めを採用することにより、ゴムブッシュ（３３）のかし
め率を低下しても、シール面積の増大により防水シール
機能を確保できる。そして、このかしめ率の低下によ
り、ゴムブッシュ（３３）の熱、経時変化による圧縮永
久歪み量を低減できるため、ゴムブッシュ（３３）の耐
久性を向上できる。
めを採用することにより、ゴムブッシュ（３３）のかし
め率を低下しても、シール面積の増大により防水シール
機能を確保できる。そして、このかしめ率の低下によ
り、ゴムブッシュ（３３）の熱、経時変化による圧縮永
久歪み量を低減できるため、ゴムブッシュ（３３）の耐
久性を向上できる。
【００１２】さらに、ゴムブッシュ（３３）のうち、２
箇所のかしめ部位（３３ｂ、３３ｃ）の間の部分がかし
め時の変形によりハウジング部材の内壁に密着するよう
に設定した場合には、この２箇所のかしめ部位（３３
ｂ、３３ｃ）の間もすべてシール性を有することになる
ため、へたり（圧縮永久歪み）が生じやすいかしめ部位
（３３ｂ、３３ｃ）のシール性が低下しても、２箇所の
かしめ部位（３３ｂ、３３ｃ）の間の密着が維持されて
いる限り、ゴムブッシュ（３３）全体としてのシール機
能を維持できる。
箇所のかしめ部位（３３ｂ、３３ｃ）の間の部分がかし
め時の変形によりハウジング部材の内壁に密着するよう
に設定した場合には、この２箇所のかしめ部位（３３
ｂ、３３ｃ）の間もすべてシール性を有することになる
ため、へたり（圧縮永久歪み）が生じやすいかしめ部位
（３３ｂ、３３ｃ）のシール性が低下しても、２箇所の
かしめ部位（３３ｂ、３３ｃ）の間の密着が維持されて
いる限り、ゴムブッシュ（３３）全体としてのシール機
能を維持できる。
【００１３】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。 （第１実施形態）本例の空燃比センサは、自動車用エン
ジンの排気管に装着されて、排気ガスの空燃比を検出す
るもので、図１に示すように、円筒状のハウジング１０
と、このハウジング１０内に挿入配置されたセンサ素子
１１と、上記ハウジング１０の上部において、上記セン
サ素子１１の上部側を覆う円筒状のカバー１２、１３、
１４とを有する。
基づいて説明する。 （第１実施形態）本例の空燃比センサは、自動車用エン
ジンの排気管に装着されて、排気ガスの空燃比を検出す
るもので、図１に示すように、円筒状のハウジング１０
と、このハウジング１０内に挿入配置されたセンサ素子
１１と、上記ハウジング１０の上部において、上記セン
サ素子１１の上部側を覆う円筒状のカバー１２、１３、
１４とを有する。
【００１５】空燃比センサのハウジング部材をなすハウ
ジング１０およびカバー１２、１３、１４はステンレス
系の耐食性、耐熱性に優れた金属で形成されている。セ
ンサ素子１１はコップ形状のもので、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2 ）のような固体電解質からなる公知のものであっ
て、その中心部は後述の経路にて大気に連通した大気室
を形成している。そして、センサ素子１１の内周面およ
び外周面には、それぞれ白金等の貴金属からなる内側
（大気側）電極１１ａおよび外側（排気側）電極１１ｂ
が形成されている。
ジング１０およびカバー１２、１３、１４はステンレス
系の耐食性、耐熱性に優れた金属で形成されている。セ
ンサ素子１１はコップ形状のもので、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2 ）のような固体電解質からなる公知のものであっ
て、その中心部は後述の経路にて大気に連通した大気室
を形成している。そして、センサ素子１１の内周面およ
び外周面には、それぞれ白金等の貴金属からなる内側
（大気側）電極１１ａおよび外側（排気側）電極１１ｂ
が形成されている。
【００１６】ここで、センサ素子１１による空燃比検出
の作動原理は公知であるので、簡単に述べると、センサ
素子１１は内側電極１１ａに接する大気室の酸素濃度
と、外側電極１１ｂに接する排気ガス中の酸素濃度との
差に応じた起電力を濃淡電池として発生することによ
り、排気ガスの空燃比を検出するものである。ハウジン
グ１０はその外周面に取付ねじ１０ａを有しており、こ
の取付ねじ１０ａの部分にて排気管（図示せず）にガス
ケット１５を介して気密に取付けられるようになってい
る。従って、センサ素子１１のうち、下側部分は排気管
中に挿入され、ハウジング１０に取付られた外側および
内側の２重の円筒状保護カバー１６、１７の小穴１６
ａ、１７ａを通して排気ガスがセンサ素子１１の外側
（排気側）電極１１ｂに接触するようになっている。
の作動原理は公知であるので、簡単に述べると、センサ
素子１１は内側電極１１ａに接する大気室の酸素濃度
と、外側電極１１ｂに接する排気ガス中の酸素濃度との
差に応じた起電力を濃淡電池として発生することによ
り、排気ガスの空燃比を検出するものである。ハウジン
グ１０はその外周面に取付ねじ１０ａを有しており、こ
の取付ねじ１０ａの部分にて排気管（図示せず）にガス
ケット１５を介して気密に取付けられるようになってい
る。従って、センサ素子１１のうち、下側部分は排気管
中に挿入され、ハウジング１０に取付られた外側および
内側の２重の円筒状保護カバー１６、１７の小穴１６
ａ、１７ａを通して排気ガスがセンサ素子１１の外側
（排気側）電極１１ｂに接触するようになっている。
【００１７】また、センサ素子１１の中心部（大気室）
内には、電気ヒータ１８が挿入され、この電気ヒータ１
８の発熱により、エンジン低温時におけるセンサ素子１
１の検出機能の活性化を図る。ハウジング１０の上端部
は、カバー１２の下端部に、金属リング１９を介在して
一体にかしめ結合されている。また、このかしめ力によ
り、セラミック系の粉末状シール材２０をパッド２１、
インシュレータ２２を介してハウジング１０の段付部に
圧着させている。これにより、ハウジング１０とカバー
１２との結合部をシールするようになっている。なお、
カバー１２と１３の間、およびカバー１３と１４の間も
それぞれかしめにより一体に結合されている。
内には、電気ヒータ１８が挿入され、この電気ヒータ１
８の発熱により、エンジン低温時におけるセンサ素子１
１の検出機能の活性化を図る。ハウジング１０の上端部
は、カバー１２の下端部に、金属リング１９を介在して
一体にかしめ結合されている。また、このかしめ力によ
り、セラミック系の粉末状シール材２０をパッド２１、
インシュレータ２２を介してハウジング１０の段付部に
圧着させている。これにより、ハウジング１０とカバー
１２との結合部をシールするようになっている。なお、
カバー１２と１３の間、およびカバー１３と１４の間も
それぞれかしめにより一体に結合されている。
【００１８】マイナス側およびプラス側の端子片２３、
２４は金属製の導電ばね材からなり、マイナス側の端子
片２３の下端部２３ａは、センサ素子１１の中間段部の
外周面に弾性的に圧着して、センサ素子１１の外側電極
１１ｂと電気的に接続されている。また、プラス側の端
子片２４の下端部２４ａは、センサ素子１１の上端小径
部の外周面に弾性的に圧着するようになっている。
２４は金属製の導電ばね材からなり、マイナス側の端子
片２３の下端部２３ａは、センサ素子１１の中間段部の
外周面に弾性的に圧着して、センサ素子１１の外側電極
１１ｂと電気的に接続されている。また、プラス側の端
子片２４の下端部２４ａは、センサ素子１１の上端小径
部の外周面に弾性的に圧着するようになっている。
【００１９】ここで、プラス側の端子片２４の下端部２
４ａが圧着する部位には、センサ素子１１の内側電極１
１ａが延長して形成されているので、プラス側の端子片
２４はセンサ素子１１の内側電極１１ａと電気的に接続
されている。上記端子片２３、２４はコネクタ２５、２
６に電気接続され、また、電気ヒータ１８もコネクタ２
７に電気接続され、これらのコネクタ２５、２６、２７
はセラミック系のインシュレータ２８の貫通穴内に挿入
されている。さらに、これらのコネクタ２５、２６、２
７は外部回路との電気結線を行うためのリード線２９、
３０、３１に電気接続されている。
４ａが圧着する部位には、センサ素子１１の内側電極１
１ａが延長して形成されているので、プラス側の端子片
２４はセンサ素子１１の内側電極１１ａと電気的に接続
されている。上記端子片２３、２４はコネクタ２５、２
６に電気接続され、また、電気ヒータ１８もコネクタ２
７に電気接続され、これらのコネクタ２５、２６、２７
はセラミック系のインシュレータ２８の貫通穴内に挿入
されている。さらに、これらのコネクタ２５、２６、２
７は外部回路との電気結線を行うためのリード線２９、
３０、３１に電気接続されている。
【００２０】なお、図１では、電気ヒータ１８のコネク
タ２７、リード線３１は、プラス、マイナスの片側のみ
図示し、他の片側は図示してない。また、カバー１３、
１４の嵌合部分には、その内外を貫通する貫通穴１３
ａ、１４ａが設けてあり、この両貫通穴１３ａ、１４ａ
の間には、外部から侵入しようとする水分、塵埃等を除
去するフィルタ部材３２が配設してある。そして、この
両貫通穴１３ａ、１４ａとフィルタ部材３２を通して、
センサ素子１１の中心部（大気室）が大気と連通するよ
うになっている。
タ２７、リード線３１は、プラス、マイナスの片側のみ
図示し、他の片側は図示してない。また、カバー１３、
１４の嵌合部分には、その内外を貫通する貫通穴１３
ａ、１４ａが設けてあり、この両貫通穴１３ａ、１４ａ
の間には、外部から侵入しようとする水分、塵埃等を除
去するフィルタ部材３２が配設してある。そして、この
両貫通穴１３ａ、１４ａとフィルタ部材３２を通して、
センサ素子１１の中心部（大気室）が大気と連通するよ
うになっている。
【００２１】上記カバー１３、１４の上端部は開口して
おり、この開口端部から上記リード線２９、３０、３１
が外部に取り出されている。上記カバー１３、１４の開
口端部の内側には、ゴムブッシュ３３が配設されてお
り、このゴムブッシュ３３に設けられた貫通穴内に上記
リード線２９、３０、３１を挿通し、ゴムブッシュ３３
にてリード線２９、３０、３１を支持固定するようにな
っている。
おり、この開口端部から上記リード線２９、３０、３１
が外部に取り出されている。上記カバー１３、１４の開
口端部の内側には、ゴムブッシュ３３が配設されてお
り、このゴムブッシュ３３に設けられた貫通穴内に上記
リード線２９、３０、３１を挿通し、ゴムブッシュ３３
にてリード線２９、３０、３１を支持固定するようにな
っている。
【００２２】このゴムブッシュ３３によるリード線２
９、３０、３１の支持固定部は本発明の要部であるの
で、以下詳述する。ゴムブッシュ３３は、本例では上記
リード線２９、３０、３１の貫通穴を有する円筒状に成
形され、この貫通穴にリード線２９、３０、３１を挿通
した後に、ゴムブッシュ３３の軸方向の中央部位３３ａ
に対応する、カバー１３、１４の開口端部側の部位１３
ｂ、１４ｂを１箇所、半径方向内側へかしめることよ
り、ゴムブッシュ３３の軸方向の中央部位３３ａは弾性
的に圧縮変形するので、圧縮応力が発生するようになっ
ている。この圧縮応力の発生により、ゴムブッシュ３３
の中央部３３ａはリード線２９、３０、３１およびカバ
ー１３の内壁に圧着して、防水シール機能を発揮する。
９、３０、３１の支持固定部は本発明の要部であるの
で、以下詳述する。ゴムブッシュ３３は、本例では上記
リード線２９、３０、３１の貫通穴を有する円筒状に成
形され、この貫通穴にリード線２９、３０、３１を挿通
した後に、ゴムブッシュ３３の軸方向の中央部位３３ａ
に対応する、カバー１３、１４の開口端部側の部位１３
ｂ、１４ｂを１箇所、半径方向内側へかしめることよ
り、ゴムブッシュ３３の軸方向の中央部位３３ａは弾性
的に圧縮変形するので、圧縮応力が発生するようになっ
ている。この圧縮応力の発生により、ゴムブッシュ３３
の中央部３３ａはリード線２９、３０、３１およびカバ
ー１３の内壁に圧着して、防水シール機能を発揮する。
【００２３】ところで、本空燃比センサは、自動車エン
ジンの排気管に装着されるため、排気ガスの高熱が伝導
や輻射によりカバー１３、１４の開口端部まで伝わり、
ゴムブッシュ３３が３００°Ｃ程度の高温に晒される場
合がある。その結果、ゴムブッシュ３３は高温の影響や
経時変化等により、割れを発生したりして、防水シール
機能の低下を招く恐れがある。
ジンの排気管に装着されるため、排気ガスの高熱が伝導
や輻射によりカバー１３、１４の開口端部まで伝わり、
ゴムブッシュ３３が３００°Ｃ程度の高温に晒される場
合がある。その結果、ゴムブッシュ３３は高温の影響や
経時変化等により、割れを発生したりして、防水シール
機能の低下を招く恐れがある。
【００２４】そこで、本発明者らは、高温時における防
水シール機能の信頼性向上を図るために、ゴムブッシュ
３３の材質について試行錯誤的に種々検討する中で、ゴ
ム材料の１００％モジュラス強度（試料を倍の長さに伸
ばした時の引っ張り強さ）に注目して、種々のモジュラ
ス強度の材質からなるゴムブッシュ３３を試作し、３０
０°Ｃの温度環境下で、１００時間経過させた後の、ゴ
ムブッシュ３３の割れ発生率および気体（空気）漏れ量
を測定し、１００％モジュラス強度との関係についてま
とめたところ、図２に示す結果が得られた。
水シール機能の信頼性向上を図るために、ゴムブッシュ
３３の材質について試行錯誤的に種々検討する中で、ゴ
ム材料の１００％モジュラス強度（試料を倍の長さに伸
ばした時の引っ張り強さ）に注目して、種々のモジュラ
ス強度の材質からなるゴムブッシュ３３を試作し、３０
０°Ｃの温度環境下で、１００時間経過させた後の、ゴ
ムブッシュ３３の割れ発生率および気体（空気）漏れ量
を測定し、１００％モジュラス強度との関係についてま
とめたところ、図２に示す結果が得られた。
【００２５】実験条件として、ゴムブッシュ３３のかし
め率は、１０％のもの（図中、黒丸のもの）と、３５％
のもの（図中、黒丸のもの）との両方を設定し、この両
かしめ率においてそれぞれゴムブッシュ３３の材質を変
更して、３００°Ｃの温度で、１００時間経過してか
ら、ゴムブッシュ３３の割れ発生率および気体（空気）
漏れ量を測定した。
め率は、１０％のもの（図中、黒丸のもの）と、３５％
のもの（図中、黒丸のもの）との両方を設定し、この両
かしめ率においてそれぞれゴムブッシュ３３の材質を変
更して、３００°Ｃの温度で、１００時間経過してか
ら、ゴムブッシュ３３の割れ発生率および気体（空気）
漏れ量を測定した。
【００２６】ここで、かしめ率は、ゴムブッシュ３３の
かしめ前の自由状態における厚さをａとし、かしめ後の
圧縮変形した後の厚さをｂとしたとき、下記の数式１か
ら求められる値である。
かしめ前の自由状態における厚さをａとし、かしめ後の
圧縮変形した後の厚さをｂとしたとき、下記の数式１か
ら求められる値である。
【００２７】
【数１】かしめ率＝（ａ−ｂ）／ａ×１００（％）
また、割れ発生率は、実験に供した試料の中で目視によ
り判読できる割れが発生した試料の割合から求めてい
る。図２（ａ）の実験結果から、理解されるように、３
００°Ｃ、１００時間経過後における１００％モジュラ
ス強度が６０Ｋｇｆ／ｃｍ2 以上であるゴム材料を用い
た場合は、割れ発生率が０となることを確認できた。
り判読できる割れが発生した試料の割合から求めてい
る。図２（ａ）の実験結果から、理解されるように、３
００°Ｃ、１００時間経過後における１００％モジュラ
ス強度が６０Ｋｇｆ／ｃｍ2 以上であるゴム材料を用い
た場合は、割れ発生率が０となることを確認できた。
【００２８】図２（ｂ）はゴムブッシュ３３部分におけ
る気体漏れ量と１００％モジュラス強度との関係を示す
ものであり、実験は、図１において、ハウジング１０と
カバー１２とを結合せずに、カバー１２の下端部を開口
したままとし、このカバー１２の下端開口部から、０．
８Ｋｇ／ｃｍ2 （ゲージ圧）の圧力で気体を注入し、カ
バー１３、１４の上端開口部を１分間、水中に浸漬し
て、水中への気体漏れ量を測定したものである。
る気体漏れ量と１００％モジュラス強度との関係を示す
ものであり、実験は、図１において、ハウジング１０と
カバー１２とを結合せずに、カバー１２の下端部を開口
したままとし、このカバー１２の下端開口部から、０．
８Ｋｇ／ｃｍ2 （ゲージ圧）の圧力で気体を注入し、カ
バー１３、１４の上端開口部を１分間、水中に浸漬し
て、水中への気体漏れ量を測定したものである。
【００２９】図２（ｂ）の実験結果から、理解されるよ
うに、３００°Ｃ、１００時間経過後における１００％
モジュラス強度が６０Ｋｇｆ／ｃｍ2 以上であるゴム材
料を用いることにより、気体漏れ量が０となることを確
認できた。以上のことから、３００°Ｃ、１００時間経
過後における１００％モジュラス強度が６０Ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 以上であるゴム材料にてゴムブッシュ３３を構成す
ることにより、３００°Ｃに及ぶ高温環境下の使用にお
いても、ゴムブッシュ３３による防水シール機能を長期
にわって良好に維持できるものである。本発明者の実験
研究によれば、上記１００％モジュラス強度を満足する
具体的なゴム材質例としては、テトラフロロエチレン・
パーフロロエーテル系ゴムが好適であることを確認して
いる。
うに、３００°Ｃ、１００時間経過後における１００％
モジュラス強度が６０Ｋｇｆ／ｃｍ2 以上であるゴム材
料を用いることにより、気体漏れ量が０となることを確
認できた。以上のことから、３００°Ｃ、１００時間経
過後における１００％モジュラス強度が６０Ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 以上であるゴム材料にてゴムブッシュ３３を構成す
ることにより、３００°Ｃに及ぶ高温環境下の使用にお
いても、ゴムブッシュ３３による防水シール機能を長期
にわって良好に維持できるものである。本発明者の実験
研究によれば、上記１００％モジュラス強度を満足する
具体的なゴム材質例としては、テトラフロロエチレン・
パーフロロエーテル系ゴムが好適であることを確認して
いる。
【００３０】また、ゴムブッシュ３３のかしめ条件とし
ては、図２（ａ）、（ｂ）の実験結果から、かしめ率＝
１０〜３５％の範囲であれば、防水シール機能を良好に
維持できることがわかった。 （第２実施形態）図３は第２実施形態を示すもので、ゴ
ムブッシュ３３の軸方向において、所定間隔をおいた２
箇所の部位３３ｂ、３３ｃをかしめるようにした多段か
しめの例である。１３ｃ、１４ｃ、１４ｄはカバー１
３、１４のかしめ部である。
ては、図２（ａ）、（ｂ）の実験結果から、かしめ率＝
１０〜３５％の範囲であれば、防水シール機能を良好に
維持できることがわかった。 （第２実施形態）図３は第２実施形態を示すもので、ゴ
ムブッシュ３３の軸方向において、所定間隔をおいた２
箇所の部位３３ｂ、３３ｃをかしめるようにした多段か
しめの例である。１３ｃ、１４ｃ、１４ｄはカバー１
３、１４のかしめ部である。
【００３１】この第２実施形態のように、ゴムブッシュ
３３を２箇所以上の多段かしめすることにより、かしめ
シール部の数が増えるため、ゴムブッシュ３３とリード
線２９、３０、３１との接触面積が増大して、リード線
２９、３０、３１を確実に固定できるという利点があ
る。同時に、かしめシール部のシール面積が増大するの
で、防水シール機能を一層向上できる。
３３を２箇所以上の多段かしめすることにより、かしめ
シール部の数が増えるため、ゴムブッシュ３３とリード
線２９、３０、３１との接触面積が増大して、リード線
２９、３０、３１を確実に固定できるという利点があ
る。同時に、かしめシール部のシール面積が増大するの
で、防水シール機能を一層向上できる。
【００３２】また、上記のごとき２箇所以上の多段かし
めを採用することにより、ゴムブッシュ３３のかしめ率
を低下しても、シール面積の増大により防水シール機能
を確保できる。そして、このかしめ率の低下により、ゴ
ムブッシュ３３の熱、経時変化による圧縮永久歪み量を
低減できるため、ゴムブッシュ３３の耐久性を向上でき
る。
めを採用することにより、ゴムブッシュ３３のかしめ率
を低下しても、シール面積の増大により防水シール機能
を確保できる。そして、このかしめ率の低下により、ゴ
ムブッシュ３３の熱、経時変化による圧縮永久歪み量を
低減できるため、ゴムブッシュ３３の耐久性を向上でき
る。
【００３３】さらに、ゴムブッシュ３３のうち、２箇所
のかしめ部位３３ｂ、３３ｃの間の部分がかしめ時の変
形によりカバー１３、１４の内壁に密着するように設定
した場合には、この２箇所のかしめ部位３３ｂ、３３ｃ
の間もすべてシール性を有することになるため、へたり
（圧縮永久歪み）が生じやすいかしめ部位３３ｂ、３３
ｃのシール性が低下しても、２箇所のかしめ部位３３
ｂ、３３ｃの間の密着が維持されている限り、ゴムブッ
シュ３３全体としてのシール機能を維持できる。 （他の実施形態）なお、本発明の要部はゴムブッシュ３
３によるリード線保持固定構造にあるので、センサ素子
１１等は、他の形態に変更してもよい。例えば、センサ
素子１１をコップ状とせずに、板状として、この板状の
センサ素子１１に、板状の電気ヒータ１８を積層する積
層タイプとしてもよい。
のかしめ部位３３ｂ、３３ｃの間の部分がかしめ時の変
形によりカバー１３、１４の内壁に密着するように設定
した場合には、この２箇所のかしめ部位３３ｂ、３３ｃ
の間もすべてシール性を有することになるため、へたり
（圧縮永久歪み）が生じやすいかしめ部位３３ｂ、３３
ｃのシール性が低下しても、２箇所のかしめ部位３３
ｂ、３３ｃの間の密着が維持されている限り、ゴムブッ
シュ３３全体としてのシール機能を維持できる。 （他の実施形態）なお、本発明の要部はゴムブッシュ３
３によるリード線保持固定構造にあるので、センサ素子
１１等は、他の形態に変更してもよい。例えば、センサ
素子１１をコップ状とせずに、板状として、この板状の
センサ素子１１に、板状の電気ヒータ１８を積層する積
層タイプとしてもよい。
【００３４】また、センサ素子１１を内外の電極１１
ａ、１１ｂの酸素濃度差に応じた起電力を発生する濃淡
電池式のタイプの他に、センサ素子１１の両電極１１
ａ、１１ｂ間に電圧を印加して、空燃比に応じた出力電
流を取り出すようにした、いわゆる限界電流式の空燃比
センサにも本発明を適用できることはもちろんである。
また、上記実施形態では、ハウジング部材をなすカバー
１３、１４をかしめることにより、ゴムブッシュ３３に
圧縮応力を加えてゴムブッシュ３３およびリード線２９
〜３１を固定しているが、本発明はこのようなかしめ構
造に限定されるものではなく、例えば、２つのカバー１
３、１４の間でゴムブッシュ３３を挟み込んで、ゴムブ
ッシュ３３に圧縮応力を加えてゴムブッシュ３３および
リード線２９〜３１を固定するようにしてもよい。
ａ、１１ｂの酸素濃度差に応じた起電力を発生する濃淡
電池式のタイプの他に、センサ素子１１の両電極１１
ａ、１１ｂ間に電圧を印加して、空燃比に応じた出力電
流を取り出すようにした、いわゆる限界電流式の空燃比
センサにも本発明を適用できることはもちろんである。
また、上記実施形態では、ハウジング部材をなすカバー
１３、１４をかしめることにより、ゴムブッシュ３３に
圧縮応力を加えてゴムブッシュ３３およびリード線２９
〜３１を固定しているが、本発明はこのようなかしめ構
造に限定されるものではなく、例えば、２つのカバー１
３、１４の間でゴムブッシュ３３を挟み込んで、ゴムブ
ッシュ３３に圧縮応力を加えてゴムブッシュ３３および
リード線２９〜３１を固定するようにしてもよい。
【図１】本発明の第１実施形態を示す空燃比センサの縦
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明によるゴムブッシュの１００％モジュラ
ス強度と、割れ発生率および気体漏れ量との関係を示す
グラフである。
ス強度と、割れ発生率および気体漏れ量との関係を示す
グラフである。
【図３】本発明の第２実施形態を示す空燃比センサの一
部縦断面図である。
部縦断面図である。
１０…ハウジング、１１…センサ素子、１１ａ、１１ｂ
…電極、１２、１３、１４…カバー、２９、３０、３１
…リード線、３３…ゴムブッシュ。
…電極、１２、１３、１４…カバー、２９、３０、３１
…リード線、３３…ゴムブッシュ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 太田 実
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(72)発明者 三輪 直人
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(72)発明者 鈴木 雅寿
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−285849（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/409
Claims (4)
- 【請求項１】 被検出流体の空燃比を検出するセンサ素
子（１１）と、 このセンサ素子（１１）を保持固定するハウジング部材
（１０、１２、１３、１４）と、 前記センサ素子（１１）に接続され、かつ前記ハウジン
グ部材（１０、１２、１３、１４）内を通して、前記ハ
ウジング部材（１０、１２、１３、１４ ）の端部に設
けられた開口部より外部へ取り出されるリード線（２
９、３０、３１）と、 前記ハウジング部材（１０、１２、１３、１４）の端部
内側に配設され、前記リード線（２９、３０、３１）を
挿通するゴムブッシュ（３３）とを備え、 このゴムブッシュ（３３）は、前記ハウジング部材（１
０、１２、１３、１４）により、圧縮応力を加えて前記
リード線（２９、３０、３１）をシール固定するように
なっており、 さらに、前記ゴムブッシュ（３３）を、３００°Ｃの温
度環境下で、１００時間経過後における１００％モジュ
ラス強度（試料を倍の長さに伸ばした時の引っ張り強
さ）が６０Ｋｇｆ／ｃｍ2 以上であるゴム材料にて構成
したことを特徴とする空燃比センサ。 - 【請求項２】 前記ゴムブッシュ（３３）を、テトラフ
ロロエチレン・パーフロロエーテル系ゴムにて構成した
ことを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサ。 - 【請求項３】 前記ゴムブッシュ（３３）は、前記ハウ
ジング部材（１０、１２、１３、１４）によりかしめら
れて、圧縮応力が加わるようになっており、前記ゴムブ
ッシュ（３３）のかしめ率を、１０〜３５％にしたこと
を特徴とする請求項１または２に記載の空燃比センサ。 - 【請求項４】 前記ハウジング部材（１０、１２、１
３、１４）の端部を、２段以上の多段にかしめることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空
燃比センサ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00681996A JP3539031B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 空燃比センサ |
| DE19701210A DE19701210B4 (de) | 1996-01-18 | 1997-01-15 | Wasserdichter Aufbau für einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor |
| GBGB9700961.7A GB9700961D0 (en) | 1996-01-18 | 1997-01-17 | Waterproof structure and an air-fuel ratio sensor |
| GB9701119A GB2309312B (en) | 1996-01-18 | 1997-01-20 | Waterproof structure for an air-fuel ratio sensor |
| US08/786,035 US5874663A (en) | 1996-01-18 | 1997-01-21 | Waterproof structure for an air-fuel ratio sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00681996A JP3539031B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 空燃比センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09196885A JPH09196885A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3539031B2 true JP3539031B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=11648829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00681996A Expired - Lifetime JP3539031B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 空燃比センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5874663A (ja) |
| JP (1) | JP3539031B2 (ja) |
| DE (1) | DE19701210B4 (ja) |
| GB (2) | GB9700961D0 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5874664A (en) * | 1996-01-30 | 1999-02-23 | Denso Corporation | Air fuel ratio sensor and method for assembling the same |
| DE19735559A1 (de) * | 1997-08-16 | 1999-02-18 | Bosch Gmbh Robert | Gasmeßfühler |
| EP1512966B1 (en) * | 1997-08-29 | 2007-10-03 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Oxygen sensor |
| JP2000258384A (ja) * | 1999-01-08 | 2000-09-22 | Denso Corp | ガスセンサ |
| EP1120645A3 (en) | 2000-01-27 | 2004-07-07 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
| JP4479115B2 (ja) * | 2000-05-22 | 2010-06-09 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
| JP4552342B2 (ja) * | 2000-06-30 | 2010-09-29 | 株式会社デンソー | ガスセンサの製造方法 |
| DE10151291B4 (de) * | 2000-11-14 | 2006-08-17 | Robert Bosch Gmbh | Gassensor |
| US6658916B2 (en) * | 2000-12-15 | 2003-12-09 | Delphi Technologies, Inc. | Oxygen sensor for multiple port applications |
| US20040026245A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-02-12 | Vivek Agarwal | High temperature oleophobic materials |
| JP2004093304A (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Denso Corp | ガスセンサ |
| DE10327186B4 (de) * | 2003-06-17 | 2006-11-30 | Robert Bosch Gmbh | Messfühler |
| JP3885781B2 (ja) * | 2003-08-08 | 2007-02-28 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
| JP4923948B2 (ja) * | 2006-01-05 | 2012-04-25 | 株式会社デンソー | ガスセンサ素子 |
| JP2010210537A (ja) | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Ngk Insulators Ltd | 粒子状物質検出装置固定用管状構造体 |
| JP5908426B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2016-04-26 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサー |
| JP5810120B2 (ja) | 2013-03-29 | 2015-11-11 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサーの製造方法 |
| US9354215B2 (en) * | 2013-08-26 | 2016-05-31 | Delphi Technologies, Inc. | Metal to ceramic seal |
| JP7372870B2 (ja) | 2020-03-31 | 2023-11-01 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ |
| JP7183335B2 (ja) * | 2021-05-10 | 2022-12-05 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5613745U (ja) * | 1979-07-12 | 1981-02-05 | ||
| JPS57178147A (en) * | 1981-04-27 | 1982-11-02 | Nippon Soken Inc | Detector for gaseous component |
| US4442420A (en) * | 1982-09-30 | 1984-04-10 | Ford Motor Company | Partial pressure of oxygen sensor-II |
| JPS6091248A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガス成分検出栓 |
| DE3506327A1 (de) * | 1984-02-23 | 1985-09-05 | NGK Insulators Ltd., Nagoya, Aichi | Sauerstoff-fuehler mit einem rohrfoermigen festelektrolytkoerper |
| US4591423A (en) * | 1984-03-16 | 1986-05-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Oxygen sensor |
| JPS60150449U (ja) * | 1984-03-16 | 1985-10-05 | 日本碍子株式会社 | 酸素検知器 |
| JPS60183857U (ja) * | 1984-05-07 | 1985-12-06 | 株式会社デンソー | 酸素濃度検出器 |
| JP2610679B2 (ja) * | 1989-03-13 | 1997-05-14 | 日本碍子株式会社 | 防水型酸素センサ |
| JPH0587769A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-06 | Toyoda Gosei Co Ltd | 酸素センサ |
| US5490412A (en) * | 1993-05-11 | 1996-02-13 | General Motors Corporation | Exhaust sensor with removable electrical connector |
| US5329806A (en) * | 1993-05-11 | 1994-07-19 | General Motors Corporation | Exhaust sensor with tubular shell |
| US5467636A (en) * | 1994-09-27 | 1995-11-21 | General Motors Corporation | Flat plate sensor with a robust package design |
| US5602325A (en) * | 1994-09-27 | 1997-02-11 | General Motors Corporation | Exhaust sensor having flat plate ceramic sensing element and a sealing package |
| EP0704697A1 (en) * | 1994-09-27 | 1996-04-03 | General Motors Corporation | Exhaust sensor including a ceramic tube in metal tube package |
| JP3624526B2 (ja) * | 1995-06-07 | 2005-03-02 | 株式会社デンソー | 酸素濃度検出器 |
-
1996
- 1996-01-18 JP JP00681996A patent/JP3539031B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-01-15 DE DE19701210A patent/DE19701210B4/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-17 GB GBGB9700961.7A patent/GB9700961D0/en active Pending
- 1997-01-20 GB GB9701119A patent/GB2309312B/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-21 US US08/786,035 patent/US5874663A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
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| GB2309312B (en) | 1999-04-21 |
| US5874663A (en) | 1999-02-23 |
| GB2309312A (en) | 1997-07-23 |
| JPH09196885A (ja) | 1997-07-31 |
| GB9701119D0 (en) | 1997-03-12 |
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