JP3645415B2

JP3645415B2 - Sensor seal structure

Info

Publication number: JP3645415B2
Application number: JP09263798A
Authority: JP
Inventors: 卓也斎藤; 浩一高橋; 政孝吉川
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: JPH11271254A

Description

【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３００℃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１０１，１０２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１０１，１０２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１０１，１０２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１ｄ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１０，１０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１ａ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１５）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１２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１６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 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２ｓ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１１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）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seal structure for a sensor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, oxygen sensors that detect oxygen concentration in exhaust gas from automobiles are known that use a solid electrolyte such as zirconia or a metal oxide semiconductor as a detection element. The detection element is arranged inside the cylindrical casing, and its output is taken out of the casing by a lead wire connected to the element. In addition, a rubber seal is fitted in the opening of the casing from which the lead wire is drawn out to prevent water and the like from entering the casing, and the lead wire extends through the seal to the outside of the casing. To do.
[0003]
Here, the oxygen sensor has a high operating temperature of 300 ° C. or higher, and generally employs a structure in which the detection element is forcibly heated by a heater. In this case, the heat generated by the engine overlaps the heat generated by the heater, and the oxygen sensor is exposed to a considerably high temperature, and the seal must also be made of heat-resistant rubber. Conventionally, silicon rubber has been used as such a rubber, but its heat resistance is not necessarily sufficient, and when the temperature is particularly high (for example, 250 ° C. or higher), the sealing performance is lost. There was a drawback. Moreover, although the structure which uses the fluorine-type rubber which was further excellent in heat resistance rather than a silicon-type rubber is proposed (for example, Unexamined-Japanese-Patent No. 8-15214 etc.), since fluorine-type rubber discharge | releases fluorine gas when it becomes high temperature, When this is discharged into the casing, it may be mixed into the reference gas to lower the detection accuracy, or the exposed portion of the lead wire (and the terminal to which it is connected) may be corroded.
[0004]
In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-318580 discloses a first seal member 101 made of fluorine rubber on the opening 100e side of the casing 100 as shown in FIG. 14A, for example. Proposed to prevent or suppress the release of fluorine gas into the casing 100 at a high temperature by arranging a second seal member 102 made of silicon rubber that does not contain a fluorine component further inside. ing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the sealing structure shown in FIG. 14A is heated, the metallic casing 100 and the sealing members 101 and 102 fitted inside thereof cause thermal expansion. Next, when this is cooled, the casing 100 is positioned outside the seal members 101 and 102 and has a higher thermal conductivity. Therefore, the casing 100 is cooled and contracted before the seal members 101 and 102. Wake up. At this time, if the sealing members 101 and 102 are made of different materials as described above, when such a heating and cooling cycle is repeated, due to the difference in thermal expansion between the sealing members 101 and 102, FIG. As shown in (b), the first seal member 101 located on the opening 100e side of the casing 100 may be pushed by the second seal member 102 and jump out of the casing 100, resulting in a problem that the sealing performance is impaired. .
[0006]
The problem of the present invention is that even when the seal member is composed of two or more parts made of different materials, the seal member is unlikely to pop out or loosen due to the thermal cycle, and as a result, good sealability is ensured over a long period of time. It is an object of the present invention to provide a seal structure for a sensor.
[0007]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In the sensor seal structure of the present invention, the detection element is disposed inside a cylindrical casing having an opening formed at least at one end, and a lead wire for taking out an output from the detection element extends outward from the opening. A seal member made of a polymer elastic material such as rubber or resin that seals between the lead wire and the inner surface of the casing is disposed inside the end of the casing where the opening is formed. In order to solve the above-mentioned problem, the seal member is divided into two or more parts in the axial direction of the casing, and at least two parts adjacent to each other among the plurality of parts are: At least one end face in the axial direction of the second part, which is composed of different polymer elastic materials, the first part being the one close to the opening of the casing and the second part being the one far away from the casing A deformation absorbing space for absorbing deformation in the axial direction of the second part is formed adjacent to the side or inside the second part.
[0008]
When the sealing member is constituted by a plurality of axially adjacent parts, and two adjacent parts are made of different polymer elastic materials, if a heating / cooling cycle is added thereto, for example, the first part The second portion may be deformed in the axial direction based on a difference in expansion between the first portion and the second portion, and the first portion may be pushed in the axial direction to cause a positional shift or may be pushed out of the casing. Therefore, if the deformation absorbing space as described above is provided, the deformation of the second portion is absorbed by the space, and thus the above-described problems can be solved.
[0009]
The deformation of the second part due to the addition of a heating / cooling cycle tends to be particularly large when the second part is made of a material having a larger linear expansion coefficient than the first part. Therefore, when the seal member has such a configuration, the effect of the present invention is more remarkably exhibited.
[0010]
The deformation absorbing space is at least one of the first portion and the second portion in the axial direction of the casing, and at least one of the second portion and another member disposed on the opposite side of the first portion with the second portion interposed therebetween. It can be a deformation absorption gap formed in the above. By forming such a deformation absorbing gap, the effects of the present invention can be reliably achieved with a relatively simple configuration.
[0011]
In this case, in the axial direction of the casing, at least one of an end face located on the second part side of the first part, an end face located on the first part side of the second part, and an end face facing the other member side of the second part The gap forming convex part that defines the size of the deformation absorbing gap can be formed to protrude in the axial direction. By providing the gap forming convex part, it is possible to easily and reliably form a predetermined amount of deformation absorbing gap between the first part, the second part or the other member. In addition, the gap forming convex portion extends along the circumferential direction at a plurality of convex portions formed at predetermined angular intervals along the circumferential direction at the outer peripheral edge portion of the end surface, and at the outer peripheral edge portion of the end surface. It can be any one of continuously formed annular convex portions. By forming the gap forming convex portion in this way, the positional deviation of the gap amount to be formed can be reduced, and as a result, the deformation of the second portion can be absorbed more reliably.
[0012]
The sealing member can comprise the second part with a resin having a lower fluorine content than the first part. As a result, release of fluorine gas into the casing at high temperatures can be prevented or suppressed. As a result, deterioration of detection accuracy due to mixing of fluorine gas into the reference gas, corrosion of exposed portions of lead wires and terminals, etc. It can be hard to happen. Moreover, the sealing performance in high temperature is securable by comprising a 1st part with resin containing a fluorine.
[0013]
In this case, by setting the fluorine content of the first part to 40% by weight or more, the sealing property at a high temperature is further improved. For example, the sealing property can be secured even at a high temperature of 250 ° C. or more. On the other hand, by setting the fluorine content of the second part to 30% by weight or less (including zero), a remarkable effect can be obtained in preventing lead wire corrosion, and further to 10% by weight or less (including zero). Thus, for example, a decrease in detection accuracy due to the mixing of fluorine gas into the reference gas in the oxygen sensor is effectively prevented or suppressed.
[0014]
Since the seal member is made of rubber, the lead wire can be easily inserted and fitted into the casing, and as a result, the seal structure can be efficiently assembled. In this case, the second part of the seal member can be made of silicon rubber and the first part can be made of fluororubber. According to this configuration, the release of fluorine gas into the casing hardly occurs.
[0015]
The term “silicon rubber” as used herein is a general term for synthetic rubbers whose main chain is mainly formed by organosiloxane bonds in the molecular structure of rubber, and in particular vinyl silicone rubber (vinyl methyl silicone rubber). Phenyl silicon rubber (phenylmethyl silicon rubber), silicon fluoride rubber, and the like can be suitably used. “Fluoro rubber” is a general term for synthetic rubbers containing fluorine. For example, vinylidene fluoride rubbers (vinylidene fluoride, propylene hexafluoride, propylene pentafluoride, ethylene trifluoride chloride, etc.) Copolymer), tetrafluoroethylene-propylene rubber, tetrafluoroethylene-fluoromethyl vinyl ether rubber, phosphazene rubber, fluorinated acrylate rubber, fluorinated polyester rubber, etc. can be used. .
[0016]
The seal member has a two-part configuration of a first part made of fluorine rubber and a second part made of silicon rubber, so that the seal member structure can be sealed at a high temperature without causing excessive complexity of the seal member structure. The effect of securing the property and preventing the release of fluorine gas into the casing can be achieved in a good and balanced manner. In this case, a ceramic separator for holding a plurality of lead wires from the detection element in a state of being separated from each other can be disposed as the other member on the opposite side of the first portion across the second portion.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a sensor unit in which the seal structure of the present invention is adopted. That is, in the sensor unit 20, the detection element 2 arranged inside the tip of the cylindrical casing 1 comes into contact with the exhaust gas introduced from the gas introduction hole 1d, thereby detecting the oxygen concentration according to the oxygen concentration. A signal is generated, and the output is taken out from the opening 1 e of the casing 1 by the lead frame 3 and the lead wire 4 connected to the element 2. The detection element 2 has a structure in which a detection part is formed using a metal oxide such as titania whose resistance value changes depending on the oxygen concentration at the tip of a base part made of a heat-resistant insulating material such as alumina. The change in resistance of the detection unit is output as a detection signal for the oxygen concentration in the measurement gas. Further, a heater 5 for heating the detection element 2 to a predetermined operating temperature is provided on the inner side of the detection element 2, and electricity is supplied through a lead frame 8 and a lead wire 9 connected thereto. ing.
[0018]
The casing 1 connects the lower sleeve 1c in which the detection element 2 is disposed, the upper sleeve 1a in which the opening 1e is formed, and both the sleeves 1c and 1a, and fixes the sensor unit 20 to an exhaust pipe (not shown) or the like. And a housing 1b provided with a screw portion 1f. The upper sleeve 1a, the lower sleeve 1c, and the housing 1b are each made of a metal material such as stainless steel.
[0019]
A ceramic holder 1g having a diameter smaller than that of the upper sleeve 1a and held by the housing 1b is disposed inside the upper sleeve 1a. Further, a seal member 6 that seals the opening 1e is provided inside the upper sleeve 1a, and a ceramic separator 7 is provided further inward in a form following the seal member 6 in the axial direction. The lead wires 4 and 9 are disposed so as to penetrate the ceramic separator 7 and the seal member 6, and the lead wires 4 and 9 are electrically connected to the lead frames 3 and 8 via metal connection terminals 10 and 10, respectively. Connected. Here, the seal member 6 seals between the lead wires 4 and 9 and the inner surface of the upper sleeve 1a, and constitutes a main part of the sensor seal structure 50 together with the upper sleeve 1a.
[0020]
As shown in FIG. 2B, the ceramic separator 7 is formed in a columnar shape having a slightly smaller cross-sectional diameter than the upper sleeve 1a, and a plurality of lead wires for inserting the lead wires 4 and 9 are inserted. A hole 7a is formed penetrating in the axial direction. A plurality (four in this embodiment) of lead wire insertion holes 7a are formed around the axis of the upper sleeve 1a at a predetermined angular interval (approximately 90 degrees in this embodiment). The lead wire insertion hole 7a is expanded in diameter on the detection element 2 side by a stepped portion 7b, and the connection terminal 10 is accommodated in this portion. Further, a concave portion 19 is formed on the upper surface side of the ceramic separator 7, and the convex portion 18 of the seal member 6 is fitted therein. As shown in FIG. 13, the concave portion 19 and the convex portion 18 have a square cross section (square in the present embodiment), and the seal member 6 and the ceramic separator are fitted to each other in the axial direction. 7 is prevented from rotating around the axis, and the lead wire insertion holes 7a and 12a are aligned with each other. Note that the convex portion 18 and the concave portion 19 are not limited to a rectangular shape as long as relative rotation around the axis is prevented, and may be formed in other rectangular shapes, elliptical shapes, and the like.
[0021]
The seal member 6 includes two portions adjacent to each other in the axial direction of the upper sleeve 1a, that is, a first portion 11 located on the opening 1e side of the upper sleeve 1a and a second portion 12 located on the inner side of the first portion 11. Composed. Here, the first portion 11 is made of a fluorinated rubber, for example, a fluorine-based rubber (fluorine content of 40% by weight or more) such as vinylidene fluoride-based rubber, and the second portion 12 is a silicon-based rubber, for example, vinylmethylsilicon-based rubber Etc., which are made of silicon rubber (the fluorine content is substantially zero). As shown in FIG. 2 (a), the first portion 11 and the second portion 12 of the seal member 6 are respectively smaller than the inner diameter of the upper sleeve 1a in the non-compressed state (that is, the state taken out from the upper sleeve 1a). It has a cylindrical shape having a slightly larger substantially the same cross-sectional diameter.
[0022]
The second portion 12 has a main body portion 15 having an axial length shorter than that of the first portion 11, and lead wire insertion holes 12 a for allowing the lead wires 4 and 9 (FIG. 1) to pass therethrough respectively. It is formed so as to penetrate in the axial direction. As shown in FIG. 3, a plurality (four in this embodiment) of lead wire insertion holes 12a are formed at predetermined angular intervals (approximately 90 degrees in this embodiment) around the axis of the seal member 6. . Further, the end face 15 a facing the first part 11 of the main body part 15 is formed with a gap forming convex part 16 protruding in the axial direction from the end face 15 a toward the opposite end face 11 b of the first part 11. A plurality (four in this embodiment) of gap forming convex portions 16 are formed at predetermined angular intervals along the circumferential direction of the outer peripheral edge portion of the end face 15a. As shown in FIG. 2, the gap forming convex portion 16 has a deformation absorbing gap S (expansion absorbing space) having an interval corresponding to the protruding height h in the axial direction between the first portion 11 and the second portion 12. ) To form. On the other hand, lead wire insertion holes 11 a corresponding to the lead wire insertion holes 12 a of the second portion 12 are formed in the first portion 11.
[0023]
Hereinafter, a method for assembling the seal member 6 will be described. That is, as shown in FIG. 2 (b), after the ceramic separator 7 and the seal member 6 (second portion 12 and first portion 11) are sequentially stacked on the ceramic holder 1g, the upper portion is further opened from the upper side. The sleeve 1a is inserted and pushed in the axial direction. As a result, the outer surface of the seal member 6 is in close contact with the inner surface of the opening 1e, the space between the two is sealed, and the inner end of the upper sleeve 1a is inserted into the rear end of the housing 1b. Next, each lead wire 4 and 9 has a structure in which the outer side of the core wire 13 is covered with an insulating coating, and is inserted into the lead wire insertion holes 11a, 12a and 7a of the seal member 6 and the ceramic separator 7, respectively. The connection terminal 10 is attached to the tip of the core wire 13. Then, the lead frames 3 and 8 are welded to the connection terminals 10 to be connected. Moreover, the upper sleeve 1a and the housing 1b are joined in an airtight state by being welded in the circumferential direction at the overlapping portion.
[0024]
In this state, as shown in FIG. 2 (b), the upper sleeve 1a is crimped in the diameter-reducing direction at a position corresponding to the intermediate portion in the axial direction of the seal member 6 (first portion 11), thereby removing the seal member 6. A stop is given and it will be in the assembly | attachment state shown in FIG.
[0025]
In the seal structure 50 of the sensor, in the seal member 6, the end face 11b of the first part 11 and the second part are formed by forming the gap forming convex part 16 on the end face 15a of the second part 12 (the main body part 15). The deformation absorbing gap S is formed between the 12 end faces 15a. Thereby, when a thermal cycle is applied to the sensor unit 20, the first portion 11 is pushed by the second portion 12 and jumps out of the upper sleeve 1 a due to the difference in thermal expansion between the first portion 11 and the second portion 12. Can be effectively prevented.
[0026]
The following mechanism can be considered as a reason why such an effect can be obtained. That is, when the seal structure 50 shown in FIG. 1 is heated, the metallic upper sleeve 1a and the seal member 6 fitted inside thereof cause thermal expansion. Next, when this is cooled, the upper sleeve 1a is positioned on the outer side of the seal member 6 and has a higher thermal conductivity. Therefore, the upper sleeve 1a is cooled earlier than the seal member 6 and contracts. As a result, the seal member 6 is compressed in the radial direction by the upper sleeve 1a.
[0027]
Here, the first portion 11 of the sealing member 6 is made of fluorine-based rubber, and the second portion 12 is made of silicon-based rubber. The silicon-based rubber has a higher coefficient of linear expansion than the fluorine-based rubber, and in the axial direction. The second portion 12 is located on the inner side of the first portion 11 and cooling is difficult to proceed. As a result, as shown in FIG. 4, during cooling, the second portion 12 contracts more slowly than the first portion 11, and the second portion 12 is temporarily compressed more excessively than the first portion 11 due to the expansion difference. Thus, for example, as shown in FIG. 5B, the first portion 11 is deformed in the direction in which the first portion 11 is pushed out from the upper sleeve 1a, such as bending toward the first portion 11 side. At this time, if the first portion 101 and the second portion 102 are closely arranged as in the conventional seal structure shown in FIG. 14, the first portion 101 is pushed and displaced by the deformation of the second portion 102. . Then, as the heating-cooling cycle is repeated, the displacement accumulates, and eventually the first portion 101 protrudes from the upper sleeve 100e to a degree that cannot be ignored, leading to a problem that the sealing performance is impaired. .
[0028]
However, when the deformation absorbing gap S as shown in FIG. 1 is formed between the first portion 11 and the second portion 12 as in the seal structure of the present invention, the second portion 12 is caused by the shrinkage delay. It is considered that the deformation is absorbed by the gap S and the first portion 11 is prevented from popping out.
[0029]
Hereinafter, various modifications of the seal structure of the present invention will be described.
As shown in FIG. 5, it is possible to form only one gap forming convex portion 16 at the central portion of the end surface 15 a of the main body portion 15. In addition, as shown in FIG. 6, the second portion 12 is formed with a slightly wide groove-shaped recess 17 that crosses the plate surface in the diametrical direction, and gap forming protrusions 16 are formed on both sides of the recess 17 in the width direction. The structure to form may be sufficient. As shown in FIG. 7, the gap forming convex portion 16 may be formed as a convex strip portion along the outer peripheral edge of the end surface 15 a of the main body portion 15.
[0030]
Furthermore, as shown in FIG. 8, the second portion 12 may have a configuration in which the recesses 21 having an annular groove shape that cuts in the radial direction from the outer surface thereof are formed in one or a plurality of rows (two rows in the drawing) in the axial direction. Yes. In this case, the concave portion 21 functions as an expansion absorbing space, and can absorb the deformation of the second portion 12 due to the above-described contraction delay. Further, as shown in FIG. 9, the second portion 12 may be configured such that a gap portion 23 as an expansion absorption space is formed inside the main body portion 15.
[0031]
Next, as shown in FIG. 10, the gap forming convex portion 16 can be formed on the bottom surface 12 c of the second portion 12. In this case, a deformation absorbing gap S is formed between the ceramic separator 7 and the second portion 12, and the deformation of the second portion 12 during cooling can be absorbed by the gap S. When the gap S is formed between the first portion 11 and the second portion 12, the gap forming convex portion 16 may be formed in the first portion 11 as shown in FIG. Furthermore, as shown in FIG. 11 (b), the gap forming convex portion 16 can be formed on both the bottom surface (end surface) 11 b of the first portion 11 and the bottom surface 12 c of the second portion 12. In this case, the deformation absorption gap S is formed between the first portion 11 and the second portion 12 and between the second portion 12 and the ceramic separator 7.
[0032]
The seal member 6 may be formed by three or more portions adjacent in the axial direction of the upper sleeve 1a. And in those two parts adjacent to each other among these parts, a material having a larger linear expansion coefficient than that on the side (first part) on the side far from the opening of the casing 1 (second part) is used. In the case where it is configured, the above-described effect of the present invention can be similarly achieved by forming an expansion absorption space on at least one end face side in the axial direction of the second part or on the inner side of the second part. it can.
[0033]
FIG. 12 shows an example of a sensor unit 40 in which the seal structure of the present invention is applied to another type of oxygen sensor. The sensor unit 40 is a ceramic element having an oxygen concentration cell element composed of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity (for example, ZrO ₂ or the like ) and a heater for heating the oxygen concentration cell element to a predetermined activation temperature. (Detection element) 2. Similarly to the sensor unit 20, the detection element 2 is a detection unit (not shown) whose front end is in contact with the exhaust gas introduced from the gas introduction hole 1d (FIG. 1), while the rear end side is air. An introduction port 2s is formed, from which air (outside air) serving as a reference gas for the oxygen concentration cell element is introduced.
[0034]
As shown in FIG. 12, the sensor unit 40 has a casing 1 including a cylindrical upper sleeve 1a, and through holes (gas introduction holes) 41a are provided at predetermined intervals on the upper side wall of the upper sleeve 1a. A plurality are formed along the direction. In addition, a water repellent filter 42 that plugs the through hole 41a in an air-permeable state is extrapolated on the outer periphery of the upper sleeve 1a in a portion where the through hole 41a is formed, and a plurality of circumferentially extending plural outer sides are provided on the outer side. A through hole (gas introduction hole) 41b is formed, and an outer cylinder 43 that holds the filter 42 from the outside is disposed. The atmosphere as the reference gas is introduced into the casing 1 through the through hole 41b, the filter 42, and the through hole 41a. In addition, a through hole (atmosphere introduction path) 45 penetrating in the axial direction is formed at the center of the ceramic separator 7, and the tip thereof communicates with the atmosphere introduction port 2 s of the detection element 2.
[0035]
The seal member 6 includes a first portion 11 and a second portion 12 similar to those in the configuration of FIG. 1, and a plurality of bottom surfaces 12 c of the second portion 12 are arranged at predetermined angular intervals along the circumferential direction on the outer peripheral edge thereof. The gap forming convex portions 16 are formed, and are arranged so that the respective tips are in contact with the upper end surface of the ceramic separator 7. Thereby, a deformation absorbing gap S is formed between the second portion 12 and the ceramic separator 7. The deformation absorption gap S communicates with the air introduction path on the casing 1 side formed by the through hole 41a, the filter 42, and the through hole 41b, and also communicates with the air introduction path 45 of the ceramic separator 7. The atmosphere from the outside is introduced into the gap S through the atmosphere introduction hole 41, and is further guided from the gap S through the atmosphere introduction path 45 to the atmosphere introduction port 2 s of the detection element 2. As a result, the deformation absorption gap S in the sensor unit 40 absorbs deformation due to the contraction delay of the second portion 12, prevents the first portion 11 from coming off from the upper sleeve 1 a, and removes atmospheric air from the outside of the detection element 2. It also serves as an air introduction path that leads to the air introduction port 2s.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front cross-sectional view showing an example of a sensor unit employing a seal structure of the present invention.
FIG. 2 is a front sectional view of the seal member, and a front sectional view showing a state where the seal member is inserted into the upper sleeve.
FIG. 3 is a perspective view of a second portion.
FIG. 4 is an explanatory view showing the action of a seal member.
FIG. 5 is a perspective view showing a first modification of the second portion.
FIG. 6 is a perspective view showing a second modification of the second portion.
FIG. 7 is a perspective view showing a third modification of the second portion.
FIG. 8 is a perspective view showing a fourth modification of the second portion, and a cross-sectional view thereof.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a fifth modification of the second portion.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the seal member.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another modification of the seal member.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example in which the seal member of the present invention is employed in another type of oxygen sensor.
13 is a perspective view showing a convex portion of a seal member and a concave portion of a ceramic separator, and a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 14 is a sectional view showing a conventional seal structure together with its problems.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing 1a Upper sleeve 1e Opening part 2 Detection element 4,9 Lead wire 6 Seal member 7 Ceramic separator 11 First part 12 Second part 16 Gap formation convex part 20 Sensor unit S Deformation absorption gap (deformation absorption space)

Claims

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。A detection element is disposed inside a cylindrical casing having an opening formed at least at one end, and a lead wire for taking out an output from the detection element extends outward from the opening and the opening of the casing. A seal member made of a polymer elastic material such as rubber or resin that seals between the lead wire and the casing inner surface is disposed inside the end portion where the portion is formed,
The seal member is divided into two or more parts in the axial direction of the casing, and at least two parts adjacent to each other are close to the opening of the casing. The first part, the far part as the second part, they are composed of different polymer elastic materials, and adjacent to at least one end face side in the axial direction of the second part, Or the deformation | transformation absorption space which absorbs the deformation | transformation in the axial direction of the said 2nd part is formed in the inside of the 2nd part, The seal structure of the sensor characterized by the above-mentioned.

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。The sensor seal structure according to claim 1, wherein the second portion is made of a material having a larger linear expansion coefficient than the first portion.

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。The deformation absorbing space is disposed between the first part and the second part in the axial direction of the casing and between the second part and another member disposed on the opposite side of the first part with the second part interposed therebetween. The sensor seal structure according to claim 1, wherein the gap is a deformation absorbing gap formed in at least one of the gaps.

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。In the axial direction of the casing, an end face located on the second part side of the first part, an end face located on the first part side of the second part, and an end face facing the other member side of the second part The sensor seal structure according to claim 3, wherein at least one of the gap forming convex portions defining a size of the deformation absorbing gap is formed so as to protrude in the axial direction.

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。The gap forming convex portions are arranged along the circumferential direction at a plurality of convex portions formed at predetermined angular intervals along the circumferential direction at the outer peripheral edge portion of the end surface, and at the outer peripheral edge portion of the end surface. The sensor seal structure according to claim 4, wherein the sensor seal structure is any one of annular convex portions formed continuously.

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。The sensor seal structure according to claim 1, wherein the first member is made of fluorine rubber and the second member is made of silicon rubber.

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。The sealing member is composed of two parts, the first part made of fluorine rubber and the second part made of silicon rubber, and on the opposite side of the first part across the second part, The sensor seal structure according to claim 6, wherein a ceramic separator for holding the plurality of lead wires from the detection element in a state of being separated from each other is disposed as the other member.