(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に固定されたセンサエレメントと、ケーシングの材料から成形された、組込み位置でシール座部に載置しているシールフランジと、ケーシングを排ガス管に固定するための固定エレメントとを備えた、内燃機関の排ガス中の酸素含有量を測定するための測定センサにおいて、シールフランジ（２５）が、ケーシング（１３）から成形された２つのリングエレメント（２６，２７）を有しており、これらのリングエレメント（２６，２７）に、傾斜して延びるシール面（２６ａ，２７ａ）がそれぞれ設けられていて、ケーシング（１３）内部の両リングエレメント（２６，２７）の間に中空室（２９）が形成されていることを特徴とする測定センサ。
【請求項２】
シール面（２６ａ，２７ａ）が、管状のケーシング（１３）の中心線に対して直角に延びる平面を基準にして、１０゜〜３０゜の角度αで傾斜している、請求項１記載の測定センサ。
【請求項３】
ケーシング（１３）内にセンサエレメント（１５）のためのシーリング装置（３０）が配置されており、シールフランジ（２５）が、測定ガス側から見てシーリング装置（３０）の後部に配置されている、請求項１または２記載の測定センサ。
【請求項４】
ケーシング（１３）内に、測定ガスから離れた側の環状面（２８）と、測定ガスに近い側の環状面（３５）とが形成されており、これらの環状面（２８，３５）の間でシーリング装置（３０）がプレスされている、請求項３記載の測定センサ。
【請求項５】
排ガス管（１１）に配置された開口（６０）をガス密に閉鎖する接続部材（６２）が設けられており、この接続部材（６２）にシールフランジ（２５）のためのシール座部（６３）が形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の測定センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、特に内燃機関の排ガス中の酸素含有量を測定するための測定センサに関するものである。
【０００２】
ヨーロッパ特許出願公開第６２４７９１号明細書（アメリカ合衆国特許第５３２９８０６号明細書）に基づき公知のガスセンサにおいては、管状の金属製ケーシング内にセンサエレメントがガス密に固定されている。管状のケーシングの下側部分には、半径方向外側に向かって突出したリップが設けられており、このリップはシールフランジを形成している。ガスセンサは、排ガス装置の開口内に挿入されている。この場合、リップは、開口に形成されたシール座部に載置している。ケーシング上に中空ねじが案内されており、この中空ねじは、開口に配置されたねじ山にねじ込まれる。この場合、リップは排ガス装置にガス密に結合している。しかし、この構造における問題点は、比較的薄手のケーシング材料のプレスもしくは圧縮によって、リップに微小な亀裂が生じる恐れがあり、ひいてはケーシングの非シール性を生ぜしめるということである。
【０００３】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載した特徴を備えた、本発明による測定センサは従来のものに比べて、シールフランジが完全にガス密であり、傾斜して延びるシール面が、完全にガス密な、排ガス管におけるシール座部を実現しているという利点を有している。さらに、シールフランジの中空構造によって、やはりシール作用を助成するばね効果が生じる。
【０００４】
請求項２以下に記載した特徴によって、請求項１に記載した測定センサの有利な構成と改良形とが可能である。傾斜して延びるシール面の構成が、１０゜〜３０゜、特に２０゜の角度であると特に有利である。シールフランジが、測定ガス側から見て、センサエレメントのためのシーリング装置の後部に配置されていると、測定センサの組付けを有利に行うことができる。これによって、センサエレメントをまず、シーリング装置のセラミックス部材に装着することができる。次いで、ケーシングが、シーリング装置に装着されたセンサエレメント上に被せられる。さらに、端面にシールフランジのためのシール座部が形成されている接続部材を排ガス管に取付けるのが有利である。
【０００５】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【０００６】
特に電気化学式の酸素センサである測定センサ１０は、排ガス管１１内に挿入されていて、金属製のケーシング１３を有している。このケーシング１３内には、測定ガス側の区分１７と接続側の区分１８とを備えたプレーナ型のセンサエレメント１５が配置されている。
【０００７】
ケーシング１３は、両側で開放する管状部材２０であって、この管状部材２０は、接続側の端区分２１と測定ガス側の端区分２２と内壁２３と外壁２４とを有している。さらに、管状部材２０は、半径方向に突出したシールフランジ２５を有しており、このシールフランジ２５には、下方に傾斜して延びる上側シール面２６ａを備えた上側リングエレメント２６と、上方に傾斜して延びる下側シール面２７ａを備えた下側リングエレメント２７とが設けられている。両シール面２６ａ，２７ａは、管状部材２０の中心線に対して直角に延びる平面を基準にして、たとえば２０゜の角度αで延びている（図２）。互いに交差するように延びるリングエレメント２６，２７を備えたシールフランジ２５は、両リングエレメント２６，２７の間のケーシング１３内部に中空室２９が形成されるように構成されている。これによって、両リングエレメント２６，２７はばね状の脚部として働くことができ、ひいては両シール面２６ａ，２７ａのシール作用が強化される。測定ガス側から見て、シールフランジ２５の手前の内壁２３には環状面２８が一体成形されており、この環状面２８は、後で説明するシーリング装置３０のための当接面を形成している。この構成によってシールフランジ２５は、測定ガス側から見て、シーリング装置３０の後部に位置しており、ひいては排ガス管１１から比較的離れて位置している。
【０００８】
シールフランジ２５を形成するために管状部材２０は、たとえばまず圧縮される。この場合、丸味の付いた隆起が管状部材２０に形成される。そのあとでこの隆起は、たとえば互いに傾斜して延びる両シール面２６ａ，２７ａが形成されるような製造方法によって、円形スエージ加工される。しかし、別の製造方法も可能である。この別の製造方法では、シールフランジ２５は、たとえば引抜きに続く圧縮よって、合理的に製造可能である。
【０００９】
ケーシング１３内に配置されたシーリング装置３０は、たとえば測定ガス側のセラミックス成形部材３１と、接続側のセラミックス成形部材３２と、両セラミックス成形部材３１，３２の間に配置されたシール部材３３とから成っている。両セラミックス成形部材３１，３２は、たとえばＡｌ2Ｏ3から成っていて、センサエレメント１５のための案内孔（詳しく図示せず）をそれぞれ有している。シール部材３３は、たとえばステアタイトから成っていて、予めプレス成形された状態で使用され、セラミックス成形部材３１，３２と同様にセンサエレメント１５のための案内孔を有している。シーリング装置３０にはまず、ケーシング１３の環状面２８が接続側のセラミックス成形部材３２に当接するまで、ケーシング１３が被せられる。その後、測定ガス側からポンチでもって測定ガス側のセラミックス成形部材３１に、予めプレス成形されたシール部材３３を押しつぶすように設定された圧縮力を作用させ、これによって、粉末成分をセンサエレメント１５と内壁２３とに圧着させる。圧縮力が測定ガス側のセラミックス成形部材３１に作用している間に、半径方向内側に向かって延びる凸状成形部３５が、管状部材２０の、測定ガス側の端区分２２に形成される。これによって、測定ガス側のセラミックス成形部材３１は、シール部材３３に関連して圧縮位置に保持される。
【００１０】
測定ガス側の端区分２２では、センサエレメント１５がケーシング１３から突出していて、そこで、たとえば二重保護管４０によって取り囲まれている。二重保護管４０は測定ガス側の端区分２２内に挿入されていて、そこで、周方向の溶接シーム４１を用いてケーシング１３に結合されている。二重保護管４０は、排ガス／測定ガスのためのガス入口・ガス出口開口４２を有している。この実施例では、二重保護管４０は１つの部品として成形されている。
【００１１】
ケーシング１３の、接続側の端区分２１は、開口４６を備えた減径された区分４５を有している。開口４６には、たとえば金属製の被覆管４７が溶接されている。被覆管４７内ではセンサエレメント１５のための接続ケーブル４８が案内されている。接続ケーブル４８は接触接続部材４９に接続されている。この接触接続部材４９は、センサエレメント１５の、接続側の区分１８に配置された接続接点（詳しく図示せず）に接触接続されている。センサエレメント１５の接触接続は、たとえば圧締めによってまたは材料接続的な結合によって実現可能である。しかし、開口４６を通ってのケーブル導出は、耐熱性のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）・ケーブル案内孔を用いても実現可能である。
【００１２】
測定センサ１０を排ガス管１１に固定するために、この排ガス管１１には開口６０が設けられており、この開口６０には、平らな環状面６３とねじ山区分６４とを備えた円筒状の接続部材６２が溶接されている。環状面６３には、シールフランジ２５の下側シール面２７ａが載置している。ケーシング１３上に、雌ねじ７１と内側の環状面７２とを備えた袋ナット７０が案内されている。袋ナット７０は接続部材６２に螺合される。これによって、シールフランジ２５は環状面６３に押圧される。したがって環状面６３は、シールフランジ２５のためのシール座部を形成している。
【００１３】
しかし、測定センサ１０を排ガス管１１に固定するために、別の形式での固定手段も可能である。たとえば中空ねじを用いた固定が考えられる。この中空ねじは外周面にねじ山を有しており、このねじ山が、接続部材６２に配置された雌ねじにねじ込まれる。この場合、シールフランジ２５のためのシール座部は、接続部材６２の内側の付加的な環状面によって構成されていなければならない。接続部材６２と中空ねじとの間にアダプタを接続することも可能である。この場合、測定センサ１０のシールフランジ２５はアダプタの１つの環状面に載置しており、アダプタは別の環状面で接続部材６２の環状面に載置している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  排ガス管内に挿入された測定センサの縦断面図である。
【図２】  図１に示した測定センサのケーシングの詳細な縦断面図である。
【符号の説明】
１０  測定センサ
１１  排ガス管
１３  ケーシング
１５  センサエレメント
１７  測定ガス側の区分
１８  接続側の区分
２０  管状部材
２１  接続側の端区分
２２  測定ガス側の端区分
２３  内壁
２４  外壁
２５  シールフランジ
２６  上側リングエレメント
２７  下側リングエレメント
２６ａ  上側シール面
２７ａ  下側シール面
２８，６３，７２  環状面
２９  中空室
３０  シーリング装置
３１  測定ガス側のセラミックス成形部材
３２  接続側のセラミックス成形部材
３３  シール部材
３５  凸状成形部
４０  二重保護管
４１  溶接シーム
４２  ガス入口・ガス出口開口
４５  区分
４６，６０  開口
４７  被覆管
４８  接続ケーブル
４９  接触接続部材
６２  接続部材
６４  ねじ山区分
７０  袋ナット
７１  雌ねじ
【図１】
0004204190.tif 000002
【図２】
0004204190.tif 000003