(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジングと該ハウジング内に挿入配置されると共に内部にセンサ素子を挿入配置可能に構成された第１絶縁碍子と，該第１絶縁碍子の基端部端面に直接当接して配置された第２絶縁碍子とよりなると共に，上記第１絶縁碍子は上記ハウジング内側面に突出形成された碍子受け面に対し環状パッキンを介して配置されており，
上記第１絶縁碍子と上記第２絶縁碍子との当接部は，上記環状パッキンの外形を第１絶縁碍子の基端部端面に対し投影した投影範囲内に，実質的に位置しており，
かつ，上記当接部は上記第１絶縁碍子の基端部端面，上記第２絶縁碍子の先端部端面の少なくとも一方を凸状に構成することにより形成してあることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
筒状のハウジングと該ハウジング内に挿入配置されると共に内部にセンサ素子を挿入配置可能に構成された第１絶縁碍子と，該第１絶縁碍子の基端部端面に直接当接して配置された第２絶縁碍子とよりなると共に，上記第１絶縁碍子は上記ハウジング内側面に突出形成された碍子受け面に対し環状パッキンを介して配置されており，
また上記第１絶縁碍子と上記第２絶縁碍子とは２箇所の当接部において当接し，両当接部の中央位置は上記環状パッキンの外形を第１絶縁碍子の基端部端面に対し投影した投影範囲内に，実質的に位置していることを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，内燃機関の燃焼制御等に利用するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来技術】
内燃機関の燃焼制御に利用されるガスセンサとして，筒状ハウジングとこれに挿通配置されると共に内部にセンサ素子を挿入配置可能に構成した第１絶縁碍子と，該第１絶縁碍子の基端部端面に当接して配置された第２絶縁碍子とよりなるものが知られている。
上記第１絶縁碍子はハウジング内側面に突出形成された碍子受け面に対し環状パッキンを介して配置される。上記第２絶縁碍子は第１絶縁碍子の基端部端面に直接当接して配置される。
【０００３】
【解決しようとする課題】
ところで，絶縁碍子は通常，絶縁性セラミック材料より構成される。
セラミックは圧縮には強いが引張には非常に弱い。また，セラミックは焼成の際に熱膨張や収縮が生じることから，表面に波状のうねりが発生する。
このため，第１，第２の絶縁碍子の当接部が第１絶縁碍子の受け面である環状パッキンと水平方向のずれを発生させる。従って，第１絶縁碍子に曲げ応力（引張応力）が発生し，これが原因となって第１絶縁碍子破損が生じることがあった。
【０００４】
この破損を防止するために，特開平１１−２４２０１３号等では第１と第２の絶縁碍子との間に緩衝材を設けることが提案されている。
しかしながら，緩衝材という別部材を設けることは組み立て工数の増大や，材料費の増大につながるため，好ましい解決策ではない。
【０００５】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，第１絶縁碍子の破損が生じ難いガスセンサを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
請求項１に記載の発明は，筒状のハウジングと該ハウジング内に挿入配置されると共に内部にセンサ素子を挿入配置可能に構成された第１絶縁碍子と，該第１絶縁碍子の基端部端面に直接当接して配置された第２絶縁碍子とよりなると共に，上記第１絶縁碍子は上記ハウジング内側面に突出形成された碍子受け面に対し環状パッキンを介して配置されており，
上記第１絶縁碍子と上記第２絶縁碍子との当接部は，上記環状パッキンの外形を第１絶縁碍子の基端部端面に対し投影した投影範囲内に，実質的に位置しており，
かつ，上記当接部は上記第１絶縁碍子の基端部端面，上記第２絶縁碍子の先端部端面の少なくとも一方を凸状に構成することにより形成してあることを特徴とするガスセンサにある。
【０００７】
次に，本発明の作用につき説明する。
本発明のガスセンサにおける投影範囲は次のように定まる。
図２に示すごとく，環状パッキンの外形で最も径大な部分Ａ，最も径細な部分Ｂを，ぞれぞれガスセンサの中心軸方向Ｇと平行な方向に延長し，第１絶縁碍子の基端部端面近傍のこれら二つの直線間が投影範囲Ｗとなる。
【０００８】
上記の「外形」は環状パッキンの内径と外径との間に形成される，いわばパッキン領域の意味である。
そして，上記投影範囲Ｗの内部に第１絶縁碍子の基端部端面と第２絶縁碍子の先端部端面とが直接当接して形成された当接部が存在する。
また，ここに重要なことは，該当接部は，実質的に上記投影範囲Ｗ内に位置していることである。ここに実質的とは，上記投影範囲Ｗの幅，つまり環状パッキンの内径と外径との間の幅をＹとすると，上記当接部が上記の幅Ｙの中心点の左右に１．０Ｙづつの許容範囲内にあることをいう（図２参照）。
【０００９】
なお，第１と第２の絶縁碍子の当接部の形状は，点状，線状，環状，面状等となることがある。実施形態例に記載した例は当接部が環状となった例である。
また，複数の当接部が形成されることもある。
【００１０】
このような要件が満たされることで，第１絶縁碍子の受け面である環状パッキンと力点である第１絶縁碍子と第２絶縁碍子の当接部の水平面のずれを防止することができ，従って，第１絶縁碍子に加わる曲げ応力（引張応力）を極小とすることが可能となる。そのため，セラミック製の第１絶縁碍子には曲げ応力（引張応力）がかかり難くなる。
よって，曲げ応力（引張応力）に弱い第１絶縁碍子の破損が生じ難くなり，例えばガスセンサ組付けの際に第１絶縁碍子を破損させることが生じ難く，ガスセンサ製造歩留まりを高めることができる。
【００１１】
また，ガスセンサ使用中に大きな衝撃が加わっても，第１絶縁碍子の破損が生じ難いため，衝撃の加わり易い環境条件での使用に耐える耐久性に優れたガスセンサを得ることができる。
更に，第１と第２の絶縁碍子が直接当接し，緩衝材等を使用していないため，組立工数も増えず，材料費もかからないため好ましい。
以上，本発明によれば，第１絶縁碍子の破損が生じ難いガスセンサを提供することができる。
【００１２】
なお，環状パッキンは，図１に示すごとく，第１絶縁碍子の段部とハウジングの碍子受け面との間，或いは図８に示すごとく，第１絶縁碍子の底部外縁とハウジングの碍子受け面との間に配置することができる。
また，本発明は，内燃機関の排気系に設置して内燃機関の燃焼制御に利用される酸素センサ，空燃比センサの他，ＮＯｘセンサ等の多くのセンサに対し適用することができる。
【００１３】
また，本発明においては，上記当接部は，上記第１絶縁碍子の基端部端面，上記第２絶縁碍子の先端部端面の少なくとも一方を凸状に構成することにより形成してある。
これにより，第１絶縁碍子と第２絶縁碍子との当接部を特定の位置に設けることができるため，当接部を確実に投影範囲内に納めることができる。
【００１４】
次に，請求項２に記載の発明は，筒状のハウジングと該ハウジング内に挿入配置されると共に内部にセンサ素子を挿入配置可能に構成された第１絶縁碍子と，該第１絶縁碍子の基端部端面に直接当接して配置された第２絶縁碍子とよりなると共に，上記第１絶縁碍子は上記ハウジング内側面に突出形成された碍子受け面に対し環状パッキンを介して配置されており，
また上記第１絶縁碍子と上記第２絶縁碍子とは２箇所の当接部において当接し，両当接部の中央位置は上記環状パッキンの外形を第１絶縁碍子の基端部端面に対し投影した投影範囲内に，実質的に位置していることを特徴とするガスセンサにある。
【００１５】
このような要件が満たされることで，第１絶縁碍子の受け面である環状パッキンと力点である第１絶縁碍子と第２絶縁碍子の当接部の水平面のずれを防止することができ，従って，第１絶縁碍子に加わる曲げ応力（引張応力）を極小とすることが可能となる。そのため，セラミック製の第１絶縁碍子には曲げ応力（引張応力）がかかり難くなる。
よって，曲げ応力（引張応力）に弱い第１絶縁碍子の破損が生じ難くなる。その他は，請求項１と同様である。
以上，本発明によれば，第１絶縁碍子の破損が生じ難いガスセンサを提供することができる。
【００１６】
なお，上記２箇所の当接部の中央位置の例としては，例えば実施形態例２の図５，図６に示すごとく，環状の当接部間の中央位置Ｃ等が挙げられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるガスセンサにつき，図１〜図４を用いて説明する。
本例にかかるガスセンサ１は，図１，図２に示すごとく，筒状のハウジング１０と該ハウジング１０内に挿入配置されると共に内部にセンサ素子１５を挿入配置可能に構成されたセラミック製の第１絶縁碍子１１と，該第１絶縁碍子１１の基端部端面１１０に直接当接して配置されたセラミック製の第２絶縁碍子１２とよりなると共に，上記第１絶縁碍子１１は上記ハウジング１０の内側面１０１に突出形成された碍子受け面１００に対し環状パッキン１０２を介して配置されている。
そして，上記第１絶縁碍子１１と上記第２絶縁碍子１２との当接部１３は，上記環状パッキン１０２の外形を第１絶縁碍子１１の基端部端面１１０に対し投影した投影範囲内Ｗに，実質的に位置している。
【００１８】
以下，詳細に説明する。
本例のガスセンサは，図１，図２に示すごとく，筒状のハウジング１０を有し，該ハウジング１０の基端部側に大気側カバー１７１が，先端側に被測定ガス側カバー１６１，１６２が設けてある。
【００１９】
ハウジング１０の内側面１０１にはガスセンサ１の中心軸方向Ｇに向って突出形成されたテーパー面状の碍子受け面１００が設けてある。この碍子受け面１００に対し薄板よりなる金属製の環状パッキン１０２が配置され，この上に第１絶縁碍子１１の外側面に設けた段部１１７が配置される。
第１絶縁碍子１１の内部には積層型のセンサ素子１５が挿通されている。また，センサ素子１５と第１絶縁碍子１１の内側面との間はガラス材料１５０で封止されている。
【００２０】
第１絶縁碍子１１は断面円形の筒状で，基端部側が径大部１１５，先端側が径細部１１６となるよう構成され，碍子受け面１００に対して，径大部１１５と径細部１１６との境界となる段部１１７が当接される。
また，第２絶縁碍子１２は第１絶縁碍子１１の基端側端面１１０と大気側カバー１７１の肩部１７０との間に配設される。なお，第２絶縁碍子１２は肩部１７０とは直接当接せず，両者間には皿バネ１２５が配置され，該皿バネ１２５の押圧力により基端側端面１１０に押圧固定される。
【００２１】
第１絶縁碍子１１の基端部端面１１０には凸部１１９が設けてあり，平面状の第２絶縁碍子１２の先端部端面１２０に対し環状の当接部１３を形成しつつ当接される。
ここに，環状パッキン１０２の投影範囲Ｗは，図２に示すごとく，環状パッキン１０２の外形で最も径大な部分Ａ，最も径細な部分Ｂを，ぞれぞれガスセンサ１の中心軸方向Ｇと平行な方向に延長し，第１絶縁碍子１１の基端部端面１１０近傍のこれら二つの直線間が投影範囲Ｗとなる。
この投影範囲Ｗの内部に上記環状の当接部１３が存在する。この状態を図３に示した。
【００２２】
本例の作用効果について説明する。
このように本例のガスセンサ１は，当接範囲Ｗの内部に第１と第２絶縁碍子１１，１２の当接部１３が存在する。
【００２３】
このような要件が満たされることで，第１絶縁碍子１１の受け面である環状パッキン１０２と力点である第１絶縁碍子１１と第２絶縁碍子１２の当接部１３の水平面のずれを防止することができる。
【００２４】
従って，第１絶縁碍子１１に加わる曲げ応力（引張応力）を極小とすることが可能となる。そのため，セラミック製の第１絶縁碍子１１には曲げ応力（引張応力）がかかり難くなる。
よって，曲げ応力（引張応力）に弱い第１絶縁碍子の破損が生じ難くなり，例えばガスセンサ組付けの際に第１絶縁碍子を破損させることが生じ難く，ガスセンサ製造歩留まりを高めることができる。
【００２５】
また，ガスセンサ１使用中に大きな衝撃が加わっても，第１絶縁碍子１１の破損が生じ難いため，衝撃の加わり易い環境条件での使用に耐える耐久性に優れたガスセンサ１を得ることができる。
以上，本例によれば，第１絶縁碍子の破損が生じ難いガスセンサを提供することができる。
【００２６】
また，本例のガスセンサ１は第１絶縁碍子１１の基端側端面１１０に凸部１１９を設けた構成であるが，図４に示すごとく，反対に第１絶縁碍子１１の基端側端面１１０を平面状に構成し，第２絶縁碍子１２の先端側端面１２０に凸部１２９を設けた構成とすることもできる。
この場合も本例と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
なお，図２には，上記当接部１３が上記投影範囲Ｗ内に実質的に位置していることの意味を示した。
即ち，図２の上方に示すごとく，上記投影範囲Ｗの幅，つまり環状パッキン１０２の内径と外径との間の幅をＹとすると，上記当接部１３の位置は上記幅Ｙの中心点Ｙ０の左右に，１．０Ｙづつ許容範囲を有する。換言すれば，この許容範囲内に，上記当接部１３が位置していることを，当接部１３が環状パッキンの上記投影範囲Ｗ内に実質的に位置していることを意味する。
【００２８】
実施形態例２
本例は，図５，図６に示すごとく，第１絶縁碍子１１と第２絶縁碍子１２との間に２箇所の当接部１３１，１３２があり，この当接部１３１，１３２の中央位置Ｃが投影範囲Ｗ内にあるガスセンサ１について説明する。
図５に示すごとく，第２絶縁碍子１２の先端部端面１２０は平面状である。これと当接する第１絶縁碍子１１の基端部端面１１０には二つの環状の凸部１１９が設けてある。
第１，第２絶縁碍子１１，１２は上記凸部１１９の位置において当接し，両者の接触する部分は図６に示すごとく環状の接触部１３１，１３２となる。
図６に示すごとく，両接触部１３１，１３２の中央位置Ｃは接触部１３１，１３２と同様に環状となる。
【００２９】
また，本例にかかる環状パッキン１０２の幅は受け面１００の幅よりも狭い。
この環状パッキン１０２の投影範囲Ｗは，図５に示すごとく，最も径大な部分Ａ，最も径細な部分Ｂを，中心軸方向Ｇと平行な方向に延長し，第１絶縁碍子１１の基端部端面１１０近傍のこれら二つの直線間に形成される。
図６に示すごとく，この投影範囲Ｗの外部に上記環状の当接部１３１，１３２が存在するが，中心位置Ｃは内部にある。
その他は実施形態例１と同様である。
【００３０】
このように本例のガスセンサ１は，当接範囲Ｗの外部に第１と第２絶縁碍子１１，１２の当接部１３１，１３２が存在し，その中央位置Ｃは内部にある。
このような要件が満たされることで，第１絶縁碍子１１の受け面である環状パッキン１０２と力点である第１絶縁碍子１１と第２絶縁碍子１２の当接部１３の水平面のずれを防止することができる。
【００３１】
従って，第１絶縁碍子１１に加わる曲げ応力（引張応力）を極小とすることが可能となる。そのため，セラミック製の第１絶縁碍子１１には曲げ応力（引張応力）がかかり難くなる。
よって，曲げ応力（引張応力）に弱い第１絶縁碍子の破損が生じ難くなる。
以上，本例によれば，実施形態例１と同様に，第１絶縁碍子の破損が生じ難いガスセンサを提供することができる。
【００３２】
実施形態例３
本例は，図７（Ａ），（Ｂ）に示すごとく，環状パッキン１０２の投影範囲Ｗと当接部１３との具体的な位置関係などを示す具体例である。
本例において，上記環状パッキン１０２は内径Ｒ１が１２ｍｍ，外径Ｒ２が１４．５ｍｍを有し，また環状に形成される上記当接部１３の直径は１３ｍｍであり，環状パッキン１０２の投影範囲Ｗの範囲内に当接部１３が位置している。
【００３３】
また，第１絶縁碍子１１の基端部端面１１０には，当接部１３を形成することになる環状の凸部１１９を有する。該凸部１１９の外側には傾斜角αが１０度の外斜面２１が環状に形成されている。一方，上記凸部１１９の内側には傾斜角βが１度の略水平状の平面２２が環状に形成されている。
外斜面２１の先端と上記凸部１１９の頂点との間の高さＨ１は０．１３ｍｍである。
【００３４】
また，当接部１３は投影範囲Ｗ内に実質的に位置させれば良い。そして，本例における環状パッキン１０２の幅Ｙは１．２５ｍｍである。そのため，上記当接部１３は上記の幅Ｙの中心点から，左右に１．０Ｙ（＝１．２５ｍｍ）の範囲内に設ければ良いことになる。
図７（Ａ）には，当接部１３が上記中心点から内径方向へ１．０Ｙズレても良いことを示す範囲を黒太線Ｓで示した。
その他は，実施形態例１と同様であり，実施形態例１と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
実施形態例４
本例は，図８に示すごとく，環状パッキン１０２を，第１絶縁碍子１１の径細部１１６の底部外縁２１６とハウジング１０の碍子受け面２１０との間に配設した例を示す。
その他は実施形態例１と同様であり，実施形態例１と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，ガスセンサの第１及び第２絶縁碍子の当接の状態を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，ガスセンサの当接部及び環状パッキン配置部分周辺の説明図。
【図３】実施形態例１における，当接部と投影範囲Ｗとの関係を示す説明図。
【図４】実施形態例１における，基端部端面に凸部が設けてあるガスセンサの要部説明図。
【図５】実施形態例２における，基端部端面に２つの凸部が設けてあるガスセンサの要部説明図。
【図６】実施形態例２における，当接部と投影範囲Ｗとの関係を示す説明図。
【図７】実施形態例３における，ガスセンサの（Ａ）当接部及び環状パッキン配置部分周辺の説明図，（Ｂ）当接部の拡大説明図。
【図８】実施形態例４における，ガスセンサの当接部及び環状パッキン配置部分周辺の説明図。
【符号の説明】
１．．．ガスセンサ，
１０．．．ハウジング，
１００．．．碍子受け面，
１０１．．．内側面，
１０２．．．環状パッキン，
１１．．．第１絶縁碍子，
１１０．．．基端部端面，
１１９．．．凸部，
１２．．．第２絶縁碍子，
１２０．．．先端部端面，
１３．．．当接部，
【図１】
0004576722.tif 000002
【図２】
0004576722.tif 000003
【図３】
0004576722.tif 000004
【図４】
0004576722.tif 000005
【図５】
0004576722.tif 000006
【図６】
0004576722.tif 000007
【図７】
0004576722.tif 000008
【図８】
0004576722.tif 000009