CN102235993B - 气敏元件 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种气敏元件，该气敏元件当将设置有突起部的通气部以覆盖过滤构件的方式配置到栓构件时能够防止引线损伤。在具有覆盖索环(9)的大气连通孔(91)的保护部(34)的气敏元件(1)中，在比索环(9)的后端面(99)靠向顶端侧的位置配置突出部(35)，该突出部(35)从保护部(34)向后端侧突出，并具有比大气连通孔(91)的开口小的开口。由此，在布置引线(18)时引线(18)不会剐到突出部(35)的边缘。结果，能够防止引线(18)损伤。

Description

气敏元件

技术领域

本发明涉及一种气敏元件，该气敏元件在主体金属壳、外筒的内部保持用于测量被测量气体的检测元件，同时具有用于确保其外筒的内部和外部之间的通气性的通气构造。

背景技术

以往公知有如下气敏元件：该气敏元件具有检测元件，该检测元件使用由氧化锆等陶瓷构成的固体电解质体来检测内燃机所排出的排气中的特定气体成分(例如氧等)的浓度。例如，检测氧浓度的氧传感器的检测元件是检测电极和基准电极成为一对以夹着固体电解质体的方式形成在其表面上，该检测电极暴露在排气中，该基准电极暴露在基准气体(通常为大气)中。该检测元件是根据被固体电解质体隔开的2个气体环境之间、即排气和基准气体之间的氧分压之差，检测排气中的氧浓度。

这种氧传感器具有用于保持检测元件的主体金属壳、覆盖检测元件的周围的外筒，而且在外筒的后端侧安装有用于阻塞外筒内部的栓构件(索环)。而且，在该栓构件上，除供引线(传感器输出引线以及加热器引线)贯穿的引线贯穿孔之外，还设置有用于确保外筒的内部和外部之间的通气性来将基准气体导入检测元件的基准电极侧的大气连通孔(贯通孔)。而且，在栓构件的大气连通孔中设置有过滤构件，该过滤构件将大气导入外筒内部(通气性)，同时阻止水滴等进入外筒内部(防水性)。

而且，还公知有如专利文献1和专利文献2那样设置有保护构件的气敏元件，该保护构件从外筒的后方侧(外部侧)覆盖栓构件的大气连通孔来保护过滤构件。通过设置保护构件，能够防止过滤构件直接暴露在外部，从而防止过滤构件受到与草木的接触、飞石等的冲撞引起的来自外部的冲击而在该过滤构件上产生破损。该保护构件具有通气部、覆盖部等借助臂部结合于外筒的构造，该通气部具有比大气连通孔小的开口，该覆盖部将过滤构件覆盖成无法视觉识别过滤构件，并且从与栓构件的间隙使过滤构件与大气连通孔之间通气体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-292459号公报

专利文献2：日本特开2008-292460号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在如这些专利文献那样的气敏元件的保护构件中，对于在通气部设置有在轴线方向上贯穿的较小的多个开口的保护构件(参照专利文献2的图14)，由于一个个开口过小，会产生堵塞的问题。

另一方面，若保护构件在通气部上设置有向后端侧(外侧)呈圆顶状突出并带开口的突出部(参照专利文献1的图3、5、以及专利文献2的图12)，并使突出部的开口和大气连通孔相连通，则不易产生堵塞，并且能够确保良好的通气性。但是，当将形成有该突出部的保护构件以覆盖过滤构件的方式配置于栓构件时，在使突出部比栓构件的后端面更向后端侧(外侧)突出的方法中，在布置引线时引线会剐到突出部的边缘而导致引线损伤。

因此，本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种如下气敏元件，该气敏元件当将设置有突起部的通气部以覆盖过滤构件的方式配置到栓构件时能够防止引线损伤。

用于解决问题的方案

本发明的气敏元件包括：检测元件，其在轴线方向上延伸，并且在其自身的顶端侧具有用于检测被检测气体的检测部；主体金属壳，其使上述检测部从该主体金属壳的顶端突出，同时包围上述检测元件的径向周围；筒状的外筒，其配置于上述主体金属壳的后端侧，并该外筒的顶端部固定于上述主体金属壳；以及栓构件，其配置于上述外筒的内侧，并以分别在轴线方向上延伸的方式形成有引线贯穿孔和大气连通孔，该引线贯穿孔供用于获取上述检测元件的检测信号的引线贯穿，该大气连通孔夹设有具有通气性和防水性的过滤构件而能够使上述外筒的内部和外部之间的大气连通；其特征在于，

在外筒上结合有具有向后端侧突出的突出部的保护部，该保护部通过从上述轴线方向后端侧覆盖上述栓构件的上述大气连通孔来保护上述过滤构件，该突出部具有比上述大气连通孔的开口小的开口，上述突出部配置在比上述栓构件的后端面靠向顶端侧的位置。

如此，在本发明的气敏元件中，突出部配置在比栓构件的后端面靠向顶端侧的位置。即，由于突出部配置在栓构件内，因此在布置引线时引线不会剐到突出部的边缘。结果，能够防止引线损伤。

此外，由于突出部配置在栓构件内，因此飞石不易冲撞到突出部，能够良好地维持形成于突出部的开口的通气性，并且能够防止如下情况：保护部的变形引起过滤构件暴露在外部，而过滤构件受到与草木的接触、飞石等的冲撞引起的来自外部的冲击而在过滤构件上产生破损。

另外，突出部是从保护部朝向后端侧突出并具有比上述大气连通孔的开口小的开口结构即可，具体地说，只要是如下形状即可：呈圆顶状突出的形状、在保护部上形成2个缺口且将该两个缺口之间的部位朝后端侧压入的形状等。

此外，优选的是，保护部的硬度大于过滤构件的硬度。由此，能够更可靠地防止过滤构件破损。

而且，在本发明的气敏元件中，优选的是，上述气敏元件具有从上述保护部在径向上延伸的臂部，上述臂部、上述保护部与上述外筒形成为一个构件。如此，通过将臂部、保护部与外筒形成为一个构件，能够减少零部件的数量。

此外，在本发明的气敏元件中，优选的是，通过向径向内侧压紧上述外筒，将上述栓构件保持于上述外筒内。如此，在通过向径向内侧压紧外筒将栓构件保持于外筒内的结构中，对栓构件施加有由压紧引起的应力，导致栓构件向气敏元件的后端侧鼓起。因此，利用该栓构件向后端侧鼓起这一点，能够容易地将突出部配置在比栓构件的后端面靠向顶端侧的位置。结果，能够容易地防止引线损伤。

而且，在本发明的气敏元件中，优选的是，上述气敏元件包括保护构件，该保护构件具有臂部以及筒状部，该臂部从上述保护部在径向上延伸，该筒状部与上述臂部连接并覆盖上述外筒的周围，通过上述筒状部与上述外筒机械接合而上述保护构件与上述外筒相结合。如此，能够将具有复杂形状的保护部、臂部以及筒状部作为与外筒分开的保护构件而准备，从而能够容易地得到臂部、保护部与外筒相结合的结构。

另外，作为将保护构件的筒状部与外筒机械接合的结构，可列举如下结构等：将筒状部的内径设为小于外筒的外径，将筒状部压入外筒；在筒状部上沿轴线方向设置多处狭缝，筒状部利用弹性变形卡合于外筒。

而且，在本发明的气敏元件中，优选的是，上述栓构件具有槽部，该槽部在上述栓构件的后端面侧以上述大气连通孔为起点并避开上述引线贯穿孔而向径向外侧延伸，并且朝向上述栓构件的顶端侧开槽，上述臂部的至少一部分配置于上述栓构件的上述槽部内。

该槽部原本是为了在栓构件被从外部泼上水时辅助排水而使大气连通孔的通气性能不会降低而设置在栓构件上的，但是通过在该槽部内配置臂部，使飞石不易冲撞到臂部。由此，能够防止臂部的变形引起保护部移动而使过滤构件暴露在外部。结果，能够防止如下情况：过滤构件受到与草木的接触、飞石等的冲撞引起的来自外部的冲击而在过滤构件上产生破损。

而且，由于能够在栓构件的槽部内配置臂部，因此能够防止保护部、臂部在气敏元件的圆周方向上旋转，从而能够防止引线与保护部、臂部接触并损伤。

另外，只要在槽部内的一部分上配置有臂部，就能够防止保护部、臂部在气敏元件的圆周方向上旋转、飞石冲撞到臂部、以及臂部变形的情况，但若在整个槽部内配置臂部，则能够更好地防止保护部、臂部在气敏元件的圆周方向上旋转、飞石冲撞到臂部、以及臂部变形的情况。

而且，在本发明的气敏元件中，优选的是，在上述栓构件的后端面侧以上述大气连通孔为起点并避开上述引线贯穿孔而向径向外侧延伸有多个上述槽部，在上述栓构件的上述槽部内配置有多个上述臂部。通过具有多个臂部，即使在对1个臂部施加有扭转力的情况下，由于其他的臂部缓和扭转力，因此保护部能够可靠地从外筒的外部侧覆盖栓构件的大气连通孔。而且，在具有多个臂部的情况下，通过在配置于栓构件上的多个槽部内分别配置臂部，能够可靠地防止保护部、臂部在气敏元件的圆周方向上旋转，从而能够防止引线和保护部、臂部接触并损伤。

附图说明

图1是表示第1实施方式的气敏元件1的构造的纵剖视图；

图2是组装前的索环9的立体图；

图3是从轴线O方向后端侧(图1中的上侧)观看气敏元件1的图；

图4是组装前的外筒3的立体图；

图5是安装夹具400的立体图；

图6是从安装方向的前方(图5中的箭头C方向)观看安装夹具400的图；

图7是从安装方向的后方(图5中的箭头D方向)观看安装夹具400的图；

图8是在图5(或者图6)的用双点划线所表示的弯曲线E-E上从箭头方向观看的安装夹具400的弯曲剖视图；

图9是表示保持工序的图；

图10是表示引线保持工序的图；

图11是表示配置工序的图；

图12是表示移动工序的图；

图13是表示第2实施方式的气敏元件200的构造的纵剖视图；

图14是第2实施方式的保护构件100的立体图；

图15是从轴线O方向后端侧(图13中的上侧)观看气敏元件200的图；

图16是在图15的用单点划线所表示的弯曲线A-A上从箭头方向观看到的气敏元件1的后端侧的局部放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明将本发明具体化的气敏元件的1个实施方式。首先，作为第1实施方式，以气敏元件1为例，参照图1～图4来说明其构造。另外，图1所示的气敏元件1是安装在从汽车等的内燃机的发动机排出的排气的排气管(未图示)上而使用。以下，在气敏元件1的轴线O方向上，以朝向插入于排气管内的检测元件6的顶端的一侧(封闭的一侧并图中下侧)作为顶端侧并以朝向与其相反的方向的一侧(图中上侧)作为后端侧而进行说明。

图1所示的气敏元件1是用于检测在排气管内流通的排气中的氧的浓度的传感器，并具有将细长并且顶端封闭的筒状的检测元件6保持于主体金属壳5、外筒3、保护器4内的构造。从气敏元件1引出有引线18，该引线18用于获取该检测元件6的输出信号，或者向与检测元件6一起设置的加热器7进行通电。各引线18电连接于设置在远离气敏元件1的位置上的未图示的传感器控制装置或者汽车的电子控制装置(ECU)。

气敏元件1的检测元件6是将由氧化锆构成的固体电解质体61形成为有底筒状的元件，在固体电解质体61的内表面上，由Pt或者Pt合金构成的基准电极62以覆盖固体电解质体61的内表面的大致整个表面的方式形成为多孔状。此外，在固体电解质体61的外表面上，也与基准电极62相同，由Pt或者Pt合金构成的检测电极63形成为多孔状。检测元件6的顶端侧(封闭的一侧)构成为检测部64，外表面的检测电极63暴露于在排气管(未图示)内部流通的排气中。虽然未图示，但该检测电极63被由耐热性陶瓷构成的多孔状的电极保护层覆盖，从而得以保护而不会被排气污染。此外，在检测元件6的轴线O方向的大致中间位置设置有凸缘状的法兰部65，该法兰部65朝向径向外侧突出。而且，在检测元件6的筒孔内插入有棒状的加热器7，该加热器7用于加热固体电解质体61而活性化固体电解质体61。

检测元件6以自身的径向周围被筒状的主体金属壳5包围的状态保持于该主体金属壳5的筒孔55内。主体金属壳5是由SUS 430等不锈钢构成的筒状的构件，在顶端侧形成有螺纹接合于排气管的安装部(未图示)的阳螺纹部52。在比阳螺纹部52靠向顶端侧的位置形成有顶端卡合部56，该顶端卡合部56的外周与后述保护器4卡合。检测元件6的检测部64比该顶端卡合部56更向顶端侧突出。

在主体金属壳5的阳螺纹部52的后端侧形成有在径向上直径扩大的工具卡合部53，与在将气敏元件1安装到排气管的安装部(未图示)时所使用的安装工具相卡合。在该工具卡合部53和阳螺纹部52之间的部位上插入有环状的衬垫11，该衬垫11用于防止气体经由排气管的安装部泄漏。而且，在主体金属壳5的后端侧设置有压紧部57，该压紧部57用于对保持于主体金属壳5的筒孔55内的检测元件6进行压紧固定。检测元件6的后端部66比该压紧部57更向后端侧突出。而且，在工具卡合部53和压紧部57之间形成有后端卡合部58，该后端卡合部58的外周与后述的外筒3的顶端部31卡合。

接着，在主体金属壳5的筒孔55内的顶端侧设置有台阶部59，该台阶部59的内周向径向内侧突出，在该台阶部59上隔着金属制的密封件12卡定有由氧化铝构成的筒状的支撑构件13。支撑构件13的内周也形成为台阶状，由支撑构件13隔着配置于该台阶状部位的金属制的密封件14支撑检测元件6的法兰部65。而且，在筒孔55内，在支撑构件13的后端侧填充有由滑石粉末构成的填充构件15，以在与支撑构件13之间夹着该填充构件15的方式，在填充构件15的后端侧配置有氧化铝制的筒状的套筒16。

在套筒16的后端侧配置有环状的环17，通过向径向内侧压紧主体金属壳5的压紧部57，借助环17使套筒16挤压填充构件15。通过该压紧部57的压紧，填充构件15被压缩填充于主体金属壳5的筒孔55内以使得朝向卡定于主体金属壳5的台阶部59上的支撑构件13按压检测元件6的法兰部65，并且筒孔55的内周表面和检测元件6的外周表面之间的间隙被气密地填埋。如此，借助被夹持在主体金属壳5的压紧部57和台阶部59之间的各构件，在主体金属壳5的筒孔55内保持有检测元件6。

接着，在主体金属壳5的顶端卡合部56上利用焊接安装有保护器4，该保护器4覆盖从该顶端卡合部56朝向轴线O方向的顶端侧突出的检测元件6的检测部64。保护器4对在将气敏元件1安装在排气管(未图示)时突出在排气管内的检测元件6的检测部64进行保护，防止其受到包含于排气中的水滴、异物等的冲撞。保护器4构成为由外侧保护器41和内侧保护器45构成的双重构造，其中，该外侧保护器41呈有底筒状并且开放侧的周缘部与顶端卡合部56接合，该内侧保护器45呈有底筒状并固定于该外侧保护器41的内部。在外侧保护器41以及内侧保护器45的外周壁上分别开口设置有导入口42(内侧保护器45的气体导入口未图示)，该导入口42将排气导入到内部并导向检测元件6的检测部64。此外，在外侧保护器41和内侧保护器45的底壁上分别开口设置有排出口43、48，该排出口43、48用于排出进入到内部的水滴、排气等，

此外，在比检测元件6的后端部66靠向轴线O方向的后端侧的位置上配置有由绝缘性陶瓷构成的筒状的隔离膜8。隔离膜8具有分别独立地容纳4个连接端子19(在图1中示出其中的3个连接端子19)的容纳部82。容纳部82在轴线O方向上贯穿隔离膜8，构成为能够在隔离膜8的顶端侧和后端侧之间通气体。各连接端子19分别与检测元件6的基准电极62、检测电极63、以及一对电极71(在图1中示出其中的一个电极71)进行电连接，该一对电极71为了通电给具有加热器7的发热电阻体而暴露于后端侧。隔离膜8以分离状态容纳各连接端子19，防止连接端子19之间接触。在各连接端子19上分别压紧接合有4根引线18的芯线(在图1中示出其中的2根引线18)，各引线18经由后述索环9引出到气敏元件1的外部。此外，在隔离膜8的外周面上设置有向径向外侧突出的法兰部81，在比该法兰部81靠向顶端侧的外周面上插入有大致圆筒状的保持金属壳85。

此外，在隔离膜8的后端侧配置有由氟基橡胶构成的索环9。如图2所示，索环9是形成为以轴线O方向作为高度方向的大致圆柱状的构件，具有在轴线O方向上贯穿的大气连通孔91以及4个引线贯穿孔92。大气连通孔91形成于索环9的径向中间，引线贯穿孔92以在比大气连通孔91靠向外周侧的位置包围大气连通孔91的方式分别形成于圆周方向上等间隔的位置。而且，如图1所示，大气连通孔91是为了经由隔离膜8的容纳部82将大气导入到气敏元件1内(后述的外筒3内)而设置的。在外筒3中，检测元件6以后端部66突出的状态保持于主体金属壳5，在该检测元件6的有底筒内形成的基准电极62暴露于大气中。而且，如图3所示，在4个引线贯穿孔92中分别独立地贯穿有上述4根引线18。另外，索环9相当于权利要求书中的“栓构件”。

此外，如图2、图3所示，在索环9的后端面99上形成有4个槽部93，该4个槽部93以大气连通孔91的形成位置作为起点朝向外周侧并沿径向延伸成槽状，该后端面99为索环9的安装到气敏元件1上时朝向后端侧的端面。该槽部93朝向索环9的顶端侧开槽，并通过底面94，以及连接底面94和后端面99的2个侧面95形成。以避开在后端面99上开口的4个引线贯穿孔92的位置的方式，分别穿过相邻的2个引线贯穿孔92之间而配置各槽部93。因此，后端面99被槽部93分割成4个部分。

如图1所示，在索环9的大气连通孔91内插入有过滤构件87及其固定金属壳88。过滤构件87是由例如PTFE(聚四氟乙烯)等氟树脂形成并具有微米尺寸的网状构造的薄膜状的过滤器，构成为阻止水滴等通过而允许大气连通。此外，固定金属壳88是形成为筒状的构件，在其自身的外周和大气连通孔91的内周之间夹着过滤构件87，将该过滤构件87固定于索环9。上述索环9的槽部93形成有将未能穿过过滤构件87的水滴等导向外周侧的流路，以使它们不会在过滤构件87上滞留。因此，优选的是，过滤构件87的后端配置在比槽部93的底面94靠向后端侧的位置。另外，槽部93也可以具有随着从径向外侧向中央侧靠近而从轴线O方向顶端侧向后端侧靠近的倾斜度。

接着，在主体金属壳5的后端侧安装有在轴线O方向上延伸的筒状的外筒3。如图4所示，外筒3形成为使SUS 304等不锈钢沿轴线O方向延伸的筒状，而且将位于比大致中央靠向顶端侧(图4中为下侧)的位置的顶端部31形成为大径。由于使顶端部31与主体金属壳5的后端卡合部58(参照图1)卡合，因此顶端部31的内径形成为大于后端卡合部58的外径。此外，如图3、图4所示，位于外筒3的后端侧的后端部38的后端形成有向径向内侧弯曲的连结部32，从连结部32的圆周方向的4个位置突出有朝向轴线O延伸并呈板状的4根臂部33。

而且，各臂部33分别连接于圆形板状的保护部34的外周。保护部34具有与图2所示的索环9的大气连通孔91大致相同大小的外径，如图1、图3所示，保护部34以使其厚度方向与轴线O方向一致并成为盖住大气连通孔91的配置的方式被支撑于臂部33。此外，如图4所示，在保护部34上设置有向后端侧突出的突出部35。设置于该突出部35的开口形成为小于大气连通孔91的开口(大小)(参照图1)，从而防止飞石等进入大气连通孔91内。而且，通过突出部35的开口，确保外部和大气连通孔91内部之间的通气(即外筒3的内部和外部之间的通气)。通过如此设置保护部34，能够保护配置于大气连通孔91内的过滤构件87不会受到与草木的接触、飞石等的冲撞等来自外部的冲击，从而防止其破损。

如图1所示，具有这种构造的外筒3以在圆周方向上包围在轴线O方向上排列配置的检测元件6的后端部66、隔离膜8以及索环9的各侧面的状态配置于主体金属壳5的后端侧。外筒3的顶端部31装配于主体金属壳5的后端卡合部58的外周，被从外周侧向径向内侧压紧。而且，绕顶端部31的整个外周来实施激光焊接，由此将外筒3固定于主体金属壳5。

此外，外筒3的与隔离膜8的比法兰部81靠向顶端侧的部分的位置相对应的侧面的整个外周被朝向径向内侧压紧。在此位置上配置有保持金属壳85，保持金属壳85以在其自身的内部保持隔离膜8的状态压紧保持于外筒3内。此外，外筒3的与隔离膜8的比法兰部81靠向后端侧的部分的位置相对应的侧面的圆周方向的多个位置也被向径向内侧压紧。该部分的压紧是在与法兰部81的后端接触的位置进行，利用该压紧部分和保持金属壳85来夹法兰部81，从而限制隔离膜8在轴线O方向上移动。

而且，若外筒3固定于主体金属壳5，则如图1所示，设置于外筒3的突出部35会配置到比索环9的后端面99靠向顶端侧的位置。即，突出部35会配置在索环9内。由此，在布置引线18时引线18不会剐到突出部35的边缘。结果，能够防止引线18损伤。

此外，由于突出部35配置在索环9内，因此飞石不易冲撞到突出部35，能够良好地维持形成于突出部35上的开口的通气性，并且能够防止如下情况：保护部34的变形引起过滤构件87暴露在外部，而过滤构件87受到与草木的接触、飞石等的冲撞引起的来自外部的冲击而在该过滤构件上产生破损。

而且，由于臂部33、保护部34与外筒3利用一个构件形成，因此能够减少零部件的数量。

此外，如图1所示，对外筒3的包围配置于外筒3的后端部38内的索环9的外周的后端部38从外周侧向径向内侧压紧，将索环9固定于外筒3。如此，在通过向径向内侧压紧外筒3来使索环9保持于外筒3内的结构中，对索环9施加由压紧引起的应力，导致索环9向气敏元件1的后端侧鼓起。由此，利用该索环9向后端侧鼓起这一点，能够容易地将突出部35配置在比索环9的后端面99靠向顶端侧的位置。结果，能够容易地防止引线18损伤。

如图1所示，臂部33配置于在隔离膜8的后端侧配置的索环9和外筒3的后端部38内，并且被分割成4个部分的索环9的后端面99穿过4根臂部33之间而从外筒3向后端侧突出，臂部33如图3所示那样配置于槽部93内。如此，通过在槽部93配置臂部33，使飞石不易冲撞到臂部33。由此，能够防止如下情况：臂部33的变形引起保护部34移动而使过滤构件87暴露在外部。结果，能够进一步防止如下情况：过滤构件87受到与草木的接触、飞石等的冲撞引起的来自外部的冲击而在过滤构件87上产生破损。

而且，由于能够在索环9的槽部93内配置臂部33，因此能够防止保护部34、臂部33在气敏元件1的圆周方向上旋转，从而能够防止引线18和保护部34、臂部33接触并损伤。

另外，如图1所示，在臂部33与槽部93的底面94之间设置间隙T 1地配置臂部33。由此，即使索环9从排气管、排气等接收热量而发生热膨胀，向气敏元件1的后端侧鼓起，索环9的槽部93也不会卡在臂部33上。结果，索环9中的槽部93和其他部位(例如，形成朝后端面99的4个位置的部位)之间的膨胀比例不易产生差值，能够抑制索环9的槽部93产生裂纹(龟裂)。

而且，由于具有多个臂部33，在对1个臂部33施加有扭转力的情况下，由于其他的臂部33缓和扭转力，因此保护部34能够从外筒3的后端侧可靠地覆盖索环9的大气连通孔91。而且，在具有多个臂部33的情况下，由于在配置于索环9的多个槽部93内分别配置有臂部33，因此能够可靠地防止保护部34、臂部33在气敏元件1的圆周方向上旋转，从而能够防止引线18和保护部34、臂部33接触并损伤。

接着，按照以下顺序来说明气敏元件1的制造方法的一例。

首先，参照图5～图8对制造气敏元件1时所使用的安装夹具400的构造进行说明。图5是安装夹具400的立体图。图6是从安装方向的前方(图5中的箭头C方向)观看安装夹具400的图。图7是从安装方向的后方(图5中的箭头D方向)观看安装夹具400的图。图8是在图5(或者图6)的双点划线所示的弯曲线E-E上从箭头方向观看到的安装夹具400的弯曲剖视图

图5所示的安装夹具400是在装配气敏元件1(参照图1)时用于配置外筒3的夹具，由例如丁腈橡胶(NBR)制成，呈具有沿着安装方向的中心轴线P(图中用单点划线表示)的圆柱形状。如图5～图8所示，安装夹具400具有在安装方向的后方侧直径扩大并呈台阶状的基部420，并以从该基部420朝向安装方向前方侧突出的方式形成有保持部410。该保持部410是用于将外筒3和安装夹具400自身保持为一体的部位，具体地说，呈突出部411在圆周方向上排列配置有4个的结构，该突出部411能够插入由外筒3的保护部34、臂部33和后端部38包围而成的间隙(参照图4)中。在保持外筒3时，臂部33分别插入在中心轴线P的圆周方向上相邻的2个突出部411的侧面412之间。

此外，朝向各突出部411的中心轴线P侧的内表面413形成包围中心轴线P并供保护部34插入的通路。此时，将通路的内径形成得略小于保护部34外周的直径，以使保护部34承受负载。而且，如图8所示，形成内表面413的通路在保持部410的靠向基部420侧的根部附近其直径扩大，若保护部34移动到此位置，则保护部34从承受来自各内表面413的负载中摆脱。此时，为了防止保护部34和基部420接触，在基部420上形成有凹部状的容纳部421，该容纳部421与由突出部411的内表面413形成的通路连续。而且，突出部411的外表面414形成于使其与外筒3的后端部38之间具有间隙的位置。即便是保持部410的突出部411分别从基部420突出的方式，但在后述的气敏元件1的制造过程中，调整突出部411从基部420突出的突出长度，以使在外筒保持部410的安装方向的顶端面415与索环9的后端面99抵接了时，外筒3与索环9的槽部93的底面94不抵接。即，在将外筒3保持于安装夹具400时，突出部411的顶端面415至少配置于比臂部33的位置靠向安装方向前方的位置。

此外，如图5～图8所示，在安装夹具400的外周表面上形成有4根引线保持部430，该4根引线保持部430呈沿着中心轴线P从保持部410的安装方向顶端面向基部420的安装方向后端面贯穿的槽状。引线保持部430由底部壁面431和侧部壁面432构成，该底部壁面431设置于各突出部411的相对于保持部410的中心轴线P的截面上的中央位置并具有圆状的截面，该侧部壁面432以比底部壁面431的内径(截面的直径)小的宽度相对。底部壁面431的内径形成为与气敏元件1的引线18(参照图1)的外径大致相同。在将引线18插入该引线保持部430中时，引线18配置于底部壁面431内，但由于侧部壁面432的宽度小于引线18的外径，因此起到防止引线18脱落的作用。此外，当外筒保持部410的安装方向上的顶端面415与索环9的后端面99抵接了时，与中心轴线P垂直的截面上的4个底部壁面431相对于中心轴线P的配置关系和与索环9的轴线O垂直的截面上的4个引线贯穿孔92相对于轴线O的配置关系大致相同，以使索环9的引线贯穿孔92和安装夹具400的底部壁面431相连结。此外，将基部420的外径形成为大于各突出部411的外表面414的外径。因此，基部420中的引线保持部430的槽的深度比保持部410的槽的深度深，在基部420侧更可靠地利用侧部壁面432防止引线18脱落。

接着，参照图9～图12对使用该安装夹具400来制造气敏元件1的方法进行说明。图9是表示保持工序的图。图10是表示引线保持工序的图。图11是表示配置工序的图。图12是表示移动工序的图。另外，图9～图12的气敏元件1、安装夹具400的剖视图是以在图3中用虚线表示的弯曲线Z上从箭头所示的方向观看的情况为例而表示的图。以下以将外筒3安装到索环9的过程为中心进行说明，关于气敏元件1的其他部位的制造过程，由于属于公知技术而省略或者简略地说明。

如下制作图1所示的气敏元件1的主体金属壳5：对由SUS430等不锈钢构成的棒状的钢材实施锻造加工，接着实施切削加工，而形成工具卡合部53、后端卡合部58、阳螺纹部52以及筒孔55等的形状，之后在阳螺纹部52上滚轧出螺纹牙。此外，如下制造检测元件6：在形成为有底筒状的固体电解质体61的表面上，通过例如电镀来形成基准电极62、检测电极63，再通过覆盖检测电极63的表面来形成电极保护层，之后进行烧结。而且，通过焊接来接合利用其他过程制造的保护器4与主体金属壳5，在该主体金属壳5的筒孔55内压紧保持检测元件6，由此制作出气敏元件1的顶端侧的装配中间体。

另一方面，将引线18的芯线分别压紧接合于由导电性的板材制造的4个连接端子19，将其中的2个连接端子19与加热器7的电极71连接。将这些连接端子19和加热器7容纳于隔离膜8内，并且将引线18贯穿于隔离膜8和索环9。另外，在索环9的大气连通孔91中插入有过滤构件87及其固定金属壳88。

(保持工序)

接着，如图9所示，将从索环9的引线贯穿孔92引出的4根引线18，以使其与臂部33、保护部34不接触的方式，分别贯穿于由外筒3的保护部34、臂部33和后端部38包围而成的间隙(参照图4)中。在此状态下，使安装夹具400的安装方向前方侧朝向外筒3，使中心轴线P与外筒3的轴线O一致，而使保持部410的各突出部411分别插入由外筒的保护部34、臂部33和后端部38包围而成的间隙中。即，使臂部33穿过在相对于中心轴线P的圆周方向上相邻的各突出部411的侧面412之间，将保护部34配置于朝向4个突出部411的中心轴线P侧的各内表面413之间。由此，使安装夹具400和外筒3彼此定位。而且，若使安装夹具400以该状态沿轴线O向安装方向移动，将外筒3的保护部34容纳于安装夹具400的容纳部421内，则内表面413起到防止保护部34脱落的作用(参照图10)，在安装夹具400上一体地保持外筒3。

(引线保持工序)

接着，如图10所示，将4根引线18插入引线保持部430的侧部壁面432之间并配置于底部壁面431，其中，引线保持部430设置在分别被插入于所配置的间隙中的安装夹具400的突出部411上。宽度小于各引线18的外径的侧部壁面432起到防止各引线18脱落的作用，在配置了各引线18的底部壁面431内保持各引线18。因而，引线18的周围由突出部411包围，从而得到保护而不会与外筒的保护部34、臂部33和后端部38接触。

(配置工序)

如上述那样，由于安装夹具400由NBR构成，因此在利用引线保持部430的底部壁面431保持引线18的同时，对引线18具有滑动性。如图11所示，若使一体地保持于安装夹具400的外筒3在引线18的延伸方向上滑动，则安装夹具400以及外筒3被引线18引导，而到达索环9的后端侧。由于利用安装夹具400以使外筒3和引线18不接触的方式对外筒3和引线18进行彼此的位置关系的定位，因此在进行该滑动时外筒3不会对引线18产生摩擦或损伤引线18。

当安装夹具400以及外筒3到达索环9的后端侧时，根据突出部411从基部420突出的突出长度的规定，在外筒3的臂部33与索环9的槽部93的底面94接触之前，安装夹具400的顶端面415与索环9的后端面99抵接。此时，被引线18引导，安装夹具400的引线保持部430的底部壁面431成为与索环9的引线贯穿孔92连结的配置。由此，由于安装夹具400相对于索环9被定位，因此各突出部411的侧面412之间成为连结于索环9的各槽部93的配置，内表面413所形成的通路成为连结于索环9的大气连通孔91的配置。

(移动工序)

接着，如图12所示，沿着轴线O向安装方向上按压外筒3。外筒3的保护部34在安装夹具400的突出部411的内表面413上被引导而朝向索环9的大气连通孔91，臂部33在各突出部411的侧面412之间被引导而朝向索环9的各槽部93。而且，臂部33分别容纳于索环9的槽部93内，保护部34配置于在过滤构件87后端侧使大气连通孔91的内周向轴线O方向延伸的区域，而堵住大气连通孔91。此时，由于隔离膜8的法兰部81和外筒3卡合，因此臂部33不会与槽部93的底面94抵接，臂部33被配置成在与槽部93的底面94之间具有间隙S。另外，间隙S具有大于间隙T1的距离。这是因为考虑了如下情况：在后续工序中，利用外筒3来压紧固定索环9，由此导致索环9向后端侧鼓起。

如此，在外筒3与槽部93的底面94接触之前，使安装夹具400与索环9接触，形成将臂部33、保护部34分别向槽部93、大气连通孔91引导的路径，在此基础上使外筒3与索环9卡合。此时，分离保护部34和过滤构件87，同时按压外筒3，以使外筒3的臂部33配置于索环9的槽部93内。由此，如图12所示，在将过滤构件87组装于索环9时，即使在使过滤构件87露出到比槽部93靠向后方侧的位置地配置过滤构件87的方式下，在将外筒3套装于索环9时，也能够抑制外筒3的保护部34与索环9接触，从而能够抑制过滤构件87产生破损。

此外，由于不会一边使臂部33按压槽部93的底面94一边组装隔离膜8、索环9和外筒3，因此能够抑制如下情况发生：索环9的槽部93由于臂部33而收缩，索环9中的槽部93和其他部位(例如形成朝后端面99的4个部位)的收缩比例产生差值，索环9的槽部93产生裂纹(龟裂)。

通过之后的制造工序拆除安装夹具400，将保持金属壳85插入外筒3和隔离膜8之间，压紧外筒3，由此在外筒3上保持隔离膜8。而且，压紧外筒3的后端部38，将索环9固定于外筒3，并且使外筒3的顶端部31与主体金属壳5的后端卡合部58卡合，压紧顶端部31的周围并且实施激光焊接，从而制成气敏元件1。

接着，作为本发明的气敏元件的第2实施方式，参照图13～图16对其中一例的气敏元件200进行说明。图13是表示第2实施方式的气敏元件200的构造的纵向剖视图。图14是第2实施方式的保护构件100的立体图。图15是从轴线O方向后端侧(图1中的上侧)观看气敏元件200的图。图16是在图15中用单点划线表示的弯曲线A-A上从箭头方向观看的气敏元件200的后端侧的局部放大剖视图。

另外，如图14所示，第2实施方式的气敏元件200不是像第1实施方式的气敏元件1那样在外筒3上形成保护部34、臂部33，而是将设置有保护部110、臂部120的保护构件100与外筒103机械接合。另外，在构成气敏元件200的零部件中，除外筒103、保护构件100之外的零部件使用了与气敏元件1中的零部件相同的零部件。因而，在这里仅对外筒103、保护构件100进行说明，而对于其他部位的说明则省略或者简化。

如图13所示，在主体金属壳5的后端卡合部58上卡合有由SUS 304等不锈钢构成的筒状的外筒103的顶端部131。该顶端部131从外周侧被压紧，其整个外周还被实施激光焊接，而接合于后端卡合部58。外筒103沿着轴线O方向朝向后端侧延伸，在径向上包围检测元件6的后端部66、配置于比其靠向后端侧的位置的隔离膜8的外周。与隔离膜8的配置位置相当的外筒103的外周面在径向上被压紧，由此，保持金属壳85在其自身的内部保持隔离膜8的同时，被压紧保持于外筒103的内侧。

此外，在外筒103的后端侧的开口132上嵌合有由氟基橡胶构成的索环9。从外周侧向径向内侧压紧外筒103的后端部138，由此将该索环9固定于外筒103。另外，利用压紧来形成的压紧部135呈以在外筒103的外周表面上向径向凹陷的状态在圆周方向上绕一周的槽状。

接着，在外筒103的后端侧上组装保护构件100，该保护构件100用于覆盖索环9的大气连通孔91，保护过滤构件87不会受到与草木的接触、飞石等的冲撞等这种来自外部的冲击而防止其破损。如图14所示，保护构件100是通过对SUS等不锈钢的板材实施冲压加工等而形成为罩状。

保护构件100具有将金属板加工成圆形板状而成的保护部110，在该保护部110上设置有2个凹陷部115，该2个凹陷部115是通过从底面侧(图14中为下侧)在厚度方向上按下金属板以使其凹陷来形成有贯通金属板的开口部116。在该保护部110的周缘形成有4根臂部120，这4根臂部120呈向径向外侧在四个方向上延伸的板状。

此外，与各臂部120的保护部110相反的一侧的端部通过圆环状的连结部140分别在圆周方向上连结。而且，连结部140的外周侧的周缘在保护部110的厚度方向上延伸，形成有呈筒状的筒状部150。筒状部150的内径形成为稍大于外筒103的后端部138的外径，其厚度方向的长度形成为从外筒103的后端比压紧部135更向顶端侧延伸的大小。此外，在筒状部150上设置有コ字形的切口部155，该切口部155的厚度方向顶端侧连接于筒状部150，厚度方向后端侧被向内侧按下。切口部155设置于在筒状部150的圆周方向上大致等间隔的6个位置(设为6个位置的情况是一个例子，设置1个以上的位置就足够)。此外，在筒状部150的厚度方向顶端侧上设置有按下筒状部150使其向内侧突出的突状部158。突状部158不与切口部155重合，而设置于在圆周方向上大致等间隔的3个位置(在图3中示出其中2个位置)。另外，将突状部158的形成位置设为3个的情况是一个例子，从抑制将保护构件100安装在外筒103上时的晃动的观点来看，优选的是将突状部158设置在3个以上的位置。

这种结构的保护构件100如下安装到气敏元件200：如图15、图16所示，使筒状部150从厚度方向顶端侧覆盖外筒103的后端部138，在过滤构件87的后端侧将保护部110配置于大气连通孔91的后方侧，利用该保护部110堵住大气连通孔91，从而安装到气敏元件200。此时，保护构件100的臂部120分别配置于索环9的槽部93内，而且，筒状部150配置成包围外筒103的后端部138的外周表面。筒状部150的突状部158与外筒103的外周表面中没有形成压紧部135的部位的外周表面抵接，利用该突状部158将筒状部150相对于外筒103在径向上定位。此外，筒状部150的切口部155分别与由外筒103的压紧部135形成的槽状的凹部内的壁面抵接。

而且，关于保护构件100，将筒状部150从外侧套装于外筒103的后端侧，将切口部155卡定于压紧部135。此时，由于保护构件100的切口部155具有弹簧性能，因此其对外筒103的压紧部135具有偏置力而能够维持卡合状态。而且，由于利用突状部158能够对筒状部150进行径向上的定位，因此能够使保护构件100在外筒103的后端侧不会产生晃动而可靠地机械接合。由此，在配置于大气连通孔91内的过滤构件87的后端侧被配置于大气连通孔91的后方向的保护部110即使受到与草木的接触、飞石等的冲撞等这种来自外部的冲击，也能够针对这些冲击维持对过滤构件87的保护，从而能够可靠地防止过滤构件87破损。另一方面，虽然利用该保护部110堵住了大气连通孔91，但利用设置于保护部110的凹陷部115上的开口116，仍能够确保经由保护部110的大气连通孔91内的通气性。

而且，若保护构件100固定于外筒3，则如图16所示，设置于保护构件100的凹陷部115会配置到比索环9的后端面99靠向顶端侧的位置。即，凹陷部115会配置在索环9内。由此，在布置引线18时引线18不会剐到凹陷部115的边缘。结果，能够防止引线18损伤。

此外，由于凹陷部115配置在索环9内，因此飞石不易冲撞到凹陷部115，能够良好地维持形成于凹陷部115的开口116的通气性，并且能够防止如下情况：保护部110的变形引起过滤构件87暴露在外部，而过滤构件87受到与草木的接触、飞石等的冲撞引起的来自外部的冲击而在过滤构件上产生破损。

而且，作为与外筒103分开的构件，准备了具有复杂形状的保护部110、臂部120以及筒状部150的保护构件100，由此能够得到容易地使臂部120、保护部110与外筒103结合的结构。

此外，如图13所示，臂部120配置于在隔离膜8的后端侧配置的索环9和外筒103的后端部138内，并且被分割成4个部分的索环9的后端面99穿过4根臂部120之间而从外筒103向后端侧突出，臂部120如图15所示那样配置于槽部93内。如此，通过在槽部93内配置臂部120，使飞石不易冲撞到臂部120。由此，能够防止如下情况：臂部120的变形引起保护部110移动而使过滤构件87暴露在外部。结果，能够进一步防止如下情况：过滤构件87受到与草木的接触、飞石等的冲撞引起的来自外部的冲击而在过滤构件87上产生破损。

而且，由于能够在索环9的槽部93内配置臂部120，因此能够防止保护部110、臂部120在气敏元件200的圆周方向上旋转，从而能够防止引线18和保护部110、臂部120接触并损伤。

而且，如图16所示，在臂部120与槽部93的底面94之间设置间隙T2地配置有臂部120。由此，即使索环9从排气管、排气等接收热量而热膨胀，并向气敏元件200的后端侧鼓起，索环9的槽部93也不会卡在臂部120上。结果，索环9中的槽部93和其他部位(例如，形成朝后端面99的4个位置的部位)之间的膨胀比例不易产生差值，能够抑制索环9的槽部93产生裂纹(龟裂)。

而且，由于具有多个臂部120，在对1个臂部120施加有扭转力的情况下，由于其他的臂部120缓和扭转力，因此保护部110能够从外筒103的后方侧可靠地覆盖索环9的大气连通孔91。而且，在具有多个臂部120的情况下，由于在配置于索环9的多个槽部93内分别配置有臂部120，因此能够可靠地防止保护部110、臂部120在气敏元件200的圆周方向上旋转，从而能够防止引线18和保护部110、臂部120接触并损伤。

接着，按照以下顺序来说明气敏元件200的制造方法的一例。

另外，第2实施方式的气敏元件200的制造方法使用与第1实施方式的气敏元件1的制造方法相同的安装夹具400而进行，但并不是像第1实施方式那样利用安装夹具400来保持外筒103，而是将保护构件100保持于安装夹具400来进行制造。以下，对与第1实施方式的气敏元件1的制造方法相同的制造方法，省略或者简化其说明。

首先，将检测元件6保持于主体金属壳5，并且制作利用焊接来接合了保护器4的装配中间体。

另一方面，将引线18的芯线分别压紧接合于由导电性的板材制作的4个连接端子19上，并将其中2个连接端子19连接于加热器7的电极71。将这些连接端子19和加热器7容纳于隔离膜8内，并且将引线18贯穿于隔离膜8以及索环9。然后，将贯穿有引线18的隔离膜8以及索环9配置于外筒103内。

之后，将保持金属壳85插入外筒103和隔离膜8之间，而压紧外筒103，由此在外筒103上保持隔离膜8。而且，压紧外筒103的后端部138，将索环9固定于外筒103，并且使外筒103的顶端部131与主体金属壳5的后端卡合部58卡合，压紧顶端部131的周围，并且实施激光焊接。

接着，依次进行保持工序、引线保持工序、配置工序、移动工序。另外，在第1实施方式的气敏元件1的制造方法中，在保持工序中，将安装构件400一体地保持于外筒3，在配置工序中，将和安装构件400成为了一体的外筒3以使其到达索环9的后端侧的方式配置，在移动工序中，沿着轴线O向安装方向按压外筒3。

与此相对，在第2实施方式的气敏元件200的制造方法中，在保持工序中，将安装构件400一体地保持于保护构件100，在配置工序中，将和安装构件400成为了一体的保护构件100以使其到达索环9的后端侧的方式配置，在移动工序中，沿着轴线O向安装方向按压保护构件100。

之后，制成气敏元件200。

另外，上述实施方式中所示的结构为示例，当然可以对其进行各种变更。

此外，在第1、第2实施方式中，将支撑保护部34、110的臂部33、120的数量设为4根或者2根，但也可以用1根臂部来支撑保护部。当然，也可以将臂部设置为3根、5根等更多的数量。此外，也可以根据臂部的数量增减索环9的槽部93的数量，或者也可以将槽部93的数量设置为多于臂部的数量。

此外，在第2实施方式中，将保护构件100机械接合于外筒103，但并不限于此，也可以与准外筒103的压紧部135一起压紧保护构件100，由此将保护构件100保持于外筒103。

此外，在第1、第2实施方式的气敏元件1、200中，检测元件6构成为有底筒状，但并不限于此，也可以是板状的检测元件。

Claims (6)

1.一种气敏元件，包括：

检测元件，其在轴线方向上延伸，并且在其自身的顶端侧具有用于检测被检测气体的检测部；

主体金属壳，其使上述检测部从该主体金属壳的顶端突出，同时包围上述检测元件的径向周围；

筒状的外筒，其配置于上述主体金属壳的后端侧，并该外筒的顶端部固定于上述主体金属壳；以及

栓构件，其配置于上述外筒的内侧，并以分别在轴线方向上延伸的方式形成有引线贯穿孔和大气连通孔，该引线贯穿孔供用于获取上述检测元件的检测信号的引线贯穿，该大气连通孔夹设有具有通气性和防水性的过滤构件而能够使上述外筒的内部和外部之间的大气连通；其特征在于，

在外筒上结合有具有向后端侧突出的突出部的保护部，该保护部通过从上述轴线方向后端侧覆盖上述栓构件的上述大气连通孔来保护上述过滤构件，该突出部具有比上述大气连通孔的开口小的开口，

上述突出部的整体配置在比上述栓构件的后端面靠向顶端侧的位置。

2.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，

上述气敏元件具有从上述保护部在径向上延伸的臂部，

上述臂部、上述保护部与上述外筒形成为一个构件。

3.根据权利要求2所述的气敏元件，其特征在于，

通过向径向内侧压紧上述外筒，将上述栓构件保持于上述外筒内。

4.根据权利要求1所述的气敏元件，其特征在于，

上述气敏元件包括保护构件，该保护构件具有臂部以及筒状部，该臂部从上述保护部在径向上延伸，该筒状部与上述臂部连接并覆盖上述外筒的周围，

通过上述筒状部与上述外筒机械接合而上述保护构件与上述外筒相结合。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的气敏元件，其特征在于，

上述栓构件具有槽部，该槽部在上述栓构件的后端面侧以上述大气连通孔为起点并避开上述引线贯穿孔而向径向外侧延伸，并且朝向上述栓构件的顶端侧开槽，

上述臂部的至少一部分配置于上述栓构件的上述槽部内。

6.根据权利要求5所述的气敏元件，其特征在于，

在上述栓构件的后端面侧以上述大气连通孔为起点并避开上述引线贯穿孔而向径向外侧延伸有多个上述槽部，

在上述栓构件的上述槽部内配置有多个上述臂部。

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