JP2002168824A - センサの端子接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属端子と検出素子の電極端子部との電気的
接続の不良が発生し難く、組立作業が容易に実行可能で
あるセンサの端子接続構造を提供する。 【解決手段】 検出素子４のコンタクト部材１２９は、
図３（ｂ）のように積層した検出素子４，リードフレー
ム１０および一対の絶縁性ハウジング１３２を、図３
（ａ）に示す筒状固定部材１３６の内孔に配置し、この
あと、筒状固定部材１３６を図３（ｄ）に示す矢印のよ
うに加締めることで、構成される。このとき、リードフ
レーム１０の波状部分１６が、検出素子４と絶縁性ハウ
ジング１３２との間に配置され、波状部分１６が弾性変
形することから、加締め作業における加締め部分の寸法
や加締め力などの作業条件の許容範囲が広くなり、加締
め作業が容易に実行可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばガスセンサ
のガス検出素子、温度センサの感温素子のように、軸線
方向に延びる板状形状をなす各種検出素子を用いたセン
サの端子接続構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、軸線方向に延びる板状形状を
なすと共に、測定対象となるガスに向けられる先端側に
検知部が形成された検出素子を備えたガスセンサや温度
センサといったセンサが知られている。なお、ガスセン
サとしては、λセンサ、全領域空燃比センサ、酸素セン
サ、ＮＯｘセンサ等が挙げられる。

【０００３】そして、この種の検出素子の一種である測
定対象となるガス中の被検出成分を検出するガス検出素
子については、検知部にて検出される電気的出力を外部
（外部回路）に取り出す必要がある。そのために、検出
素子の後端側の表面に検知部と導通する電極端子部を設
け、かかる電極端子部を介して外部と導通を図るように
している。また、このガス検出素子では、検知部の電気
的出力の安定化および検知部の早期活性化を目的とし
て、通常、該ガス検出素子内にヒータ（セラミックヒー
タ）が設けられることとなるが、そのようなヒータに通
電するための電極端子部についてもガス検出素子の後端
側の表面に設けられ、かかる電極端子部を介して導通が
図られる。

【０００４】ところで、この軸線方向に延びる板状形状
をなすガス検出素子では、一般に、ガス検出素子の後端
側の表面に設けられた各電極端子部に対して、金属端子
（リードフレーム）を介してリード線と電気的に接続さ
れており、このリード線が外部回路に接続されるもので
ある。なお、金属端子はリード線と加締められて電気的
に接続されている。

【０００５】そして、ガス検出素子の電極端子部と金属
端子との導通を図るために、ガス検出素子の後端側の周
囲には、センサの端子接続構造体であるコンタクト部材
が配置される。ここで、従来のセンサの端子接続構造体
である第１コンタクト部材１３０を、図６に示す。な
お、図６（ａ）は、軸線方向に延びる板状形状をなすガ
ス検出素子４の後端側の表面に都合６個の電極端子部３
０、３１、３２、３３、３４、３５が形成されており、
このガス検出素子４の周囲に配置される第１コンタクト
部材１３０の平面図（すなわち、ガス検出素子４の軸線
方向と直交する向きの断面図）を表しており、図６
（ｂ）は、図６（ａ）におけるＣ−Ｃ断面（即ち、ガス
検出素子４の軸線方向における断面）部分の第１コンタ
クト部材１３０の断面図を表している。

【０００６】図６（ａ）および図６（ｂ）に示すよう
に、第１コンタクト部材１３０は、ガス検出素子４の電
極端子部３０、３１、３２、３３、３４、３５が形成さ
れている表面（両表面）を、軸線方向と交差する方向に
おける両側から挟むようにして分割される一対の絶縁保
護体（絶縁性ハウジング）１３２と、その絶縁保護体１
３２とガス検出素子４との間に挟持され、ガス検出素子
４の電極端子部３０、３１、３２、３３、３４、３５と
電気的に接続される６個の金属端子１３１と、ガス検出
素子４と共に各金属端子１３１を挟持した絶縁保護体１
３２の周囲に配置されて絶縁保護体１３２を保持するよ
う形成されるホールド部材１３３とを備えている。そし
て、第１コンタクト部材１３０は、ホールド部材１３３
が一対の絶縁保護体１３２を保持することで、各金属端
子１３１が、ガス検出素子４と絶縁保護体１３２との間
で挟持されると共に、ガス検出素子４の電極端子部３
０、３１、３２、３３、３４，３５に接触するように構
成される。

【０００７】より詳細に説明すると、ホールド部材１３
３は、板状の金属材料を、一辺を欠いた六角形の断面形
状となるように加工して、断面のうち削除された一辺に
相当する開口部分の間隔が拡大・縮小するよう弾性変形
可能に構成される。このとき、ホールド部材１３３は、
内部に絶縁保護体１３２、ガス検出素子４、金属端子１
３１を収容可能に形成される。そして、このホールド部
材１３３は、外力により弾性変形することで開口部分の
間隔が拡大した状態で、絶縁保護体１３２等が内部に収
容された後、外力の印加を停止することにより、ホール
ド部材１３３自身が有する弾性により形状が元に戻るこ
とで、一対の絶縁保護体１３２を保持する。これによ
り、一対の絶縁保護体１３２とガス検出素子４との間で
各金属端子１３１は挟持され、各金属端子１３１がガス
検出素子４の電極端子部３０、３１、３２、３３、３
４、３５に接触することで、各金属端子１３１と各電極
端子部とが電気的に接続されることになる。

【０００８】なお、各金属端子１３１には、図６（ｃ）
に示すように、凸状に形成された接触部１３１ａが設け
られており、この接触部１３１ａがガス検出素子４の各
電極端子部と接触するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の第１コ
ンタクト部材１３０は、各金属端子１３１とガス検出素
子４の電極端子部３０、３１、３２、３３、３４、３５
とを接触させる付勢力を、絶縁保護体１３２の周囲に配
置されるホールド部材１３３自身のもつ弾性力にのみ依
存させる構造であることから、各金属端子１３１とガス
検出素子４の各電極端子部との電気的接続が不良となる
場合がある。

【００１０】つまり、ガス検出素子４の表面形状の個体
差や、金属端子１３１および絶縁保護体１３２等の寸法
誤差が原因となり、絶縁保護体１３２とガス検出素子４
との間隔が金属端子１３１が配置される位置毎に異なる
場合がある。そのために、絶縁保護体１３２とガス検出
素子４との間で挟持する各金属端子１３１にかかる付勢
力が不均一となり、金属端子１３１がガス検出素子４の
電極端子部に対して十分付勢されず、金属端子１３１と
ガス検出素子４の電極端子部とが接触不良となる可能性
が高くなるのである。

【００１１】また、内燃機関の排気管に取り付けられて
高温環境で使用されるガスセンサでは、熱の影響でガス
検出素子に反り返りが生じたり、熱膨張により金属端子
が変形する可能性もあり、センサ毎、さらには金属端子
毎にガス検出素子の電極端子部に対する付勢力の差が生
じて、金属端子とガス検出素子の電極端子部との間で接
触不良が発生する可能性がある。

【００１２】そして、ガス検出素子の表面に形成される
電極端子部の個数が多くなるほど、電極端子部の数に対
応した各金属端子ごとの付勢力の差が発生し易くなり、
付勢力の小さくなる金属端子においては、金属端子と電
極端子部との接触不良が発生し易くなる。

【００１３】さらに、温度変化の激しい環境下に設置さ
れるガスセンサでは、周囲温度が高温となると金属端子
は膨張し、周囲温度が常温あるいは低温となると金属端
子は収縮することになる。そして、ガス検出素子の電極
端子部は、通常厚さが薄く形成されることから、設置環
境の温度変化（換言すれば、熱サイクル）の繰り返しに
伴って金属端子の膨張・収縮が繰り返され、金属端子と
電極端子部との接触不良が発生することがある。

【００１４】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、一対の絶縁保護体と検出素子との間に挟持さ
れる金属端子と、検出素子の電極端子部とを電気的に接
続する形態のセンサの端子接続構造において、金属端子
と検出素子の電極端子部との電気的接続の不良が発生し
難く、組立作業が容易に実行可能であるセンサの端子接
続構造を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の発明は、軸線方向に延び
る板状形状をなし、測定対象となるガスに向けられる先
端側に検出部が形成され、後端側の表面に電極端子部が
形成される検出素子と、検出素子の後端側の周囲に配置
されると共に、この検出素子を軸線方向と交差する方向
における両側から挟むようにして、分割されている一対
の絶縁保護体と、絶縁保護体と検出素子との間に挟持さ
れ、検出素子の電極端子部と電気的に接続される金属端
子と、検出素子と共に金属端子を挟持した一対の絶縁保
護体の周囲に配置され、この絶縁保護体を保持するよう
形成されるホールド部材と、を備えるセンサの端子接続
構造であって、金属端子は、検出素子と絶縁保護体とに
より挟持されることで圧縮変形する被挟持部を有してお
り、ホールド部材により絶縁保護体を保持することで、
被挟持部と検出素子の電極端子部とが直接または他部材
を介して間接的に接触して電気的に接続されることを特
徴とする。

【００１６】つまり、本発明（請求項１）のセンサの端
子接続構造においては、金属端子を検出素子の電極端子
部に向けて付勢する付勢力が、絶縁保護体を保持するホ
ールド部材の弾性力から与えられる付勢力のみで生じる
のではなく、金属端子の被挟持部自身が圧縮変形するこ
とで発生する弾性力によっても発生する。そして、金属
端子の被挟持部が、検出素子と絶縁保護体との間にて挟
持されることで圧縮変形（弾性変形）することから、こ
のような金属端子は、検出素子と絶縁保護体との隙間間
隔に寸法誤差が生じた場合でも、個別に独立して被挟持
部が圧縮変形することにより検出素子の電極端子部と接
触することができる。これにより、金属端子と検出素子
の電極端子部との接触不良が発生し難くなる。

【００１７】よって、本発明（請求項１）のセンサの端
子接続構造によれば、寸法誤差等の要因により、同一検
出素子における絶縁保護体との間隔が、金属端子が配置
される位置毎にそれぞれ異なる場合でも、金属端子と検
出素子の電極端子部との電気的接続を確実に維持するこ
とができる。

【００１８】そして、金属端子における弾性力を有する
被挟持部としては様々な形状が考えられるが、例えば、
請求項２に記載のように、被挟持部が、波状形状に形成
されており、この波状形状の振幅方向の面が検出素子の
電極端子部に接触するとよい。つまり、被挟持部のうち
波状形状の振幅方向に変位する面が検出素子の電極端子
部に接触するように、センサの端子接続構造を構成する
のである。

【００１９】このように、波状形状の振幅方向に変位す
る面が検出素子の電極端子部に接触するように形成され
た金属端子の被挟持部は、検出素子と絶縁保護体との間
にて挟持されることにより、波形の振幅方向（波形の高
低差方向）への圧縮変形が可能となり、上述した請求項
１と同様の効果を発揮することができる。

【００２０】また、金属端子の被挟持部がこのような波
形形状に形成されることにより、波形の複数の頂点部分
で検出素子の電極端子部に接触することが可能となる。
このように、金属端子の被挟持部が少なくとも１箇所で
検出素子の電極端子部と接触することにより、センサの
設置環境における温度変化（熱サイクル）の繰り返しに
伴って金属端子が膨張・収縮を繰り返した場合に、全て
の接触箇所において電極端子部が削り取られることは起
こり難い。このため、温度変化による金属端子の膨張・
収縮が繰り返された場合でも、金属端子がいずれかの接
触箇所で検出素子の電極端子部と接触することができる
ため、接触不良が発生し難くなり、金属端子と検出素子
の電極端子部との電気的接続を確実に維持することがで
きる。

【００２１】よって、本発明（請求項２）のセンサの端
子接続構造によれば、同一検出素子における絶縁保護体
との間隔が金属端子が配置される位置毎にそれぞれ異な
る場合や、センサの設置環境における温度変化の繰り返
しに伴って金属端子の膨張・収縮が繰り返された場合で
も、金属端子と検出素子の電極端子部との接触不良が発
生し難くなり、電気的接続を確実に維持することができ
る。

【００２２】また、上述（請求項１または請求項２）の
センサの端子接続構造における金属端子は、請求項３に
記載のように、被挟持部が、検出素子の電極端子部およ
び電極端子部が形成されていない検出素子の表面に接触
する部分をそれぞれ有しており、電極端子部に接触する
部分の弾性力が、検出素子の表面に接触する部分の弾性
力よりも小さくなるように形成すると良い。

【００２３】つまり、金属端子の被挟持部が検出素子に
形成される電極端子部のみに接触するのではなく、電極
端子部および検出素子本体（本体表面）と接触するよう
に被挟持部を形成することにより、被挟持部は、より広
い範囲で検出素子と接触でき、検出素子と絶縁保護体と
の間にて挟持されることにより、検出素子に対してより
大きな付勢力を発生することが出来る。これにより、金
属端子（被挟持部）は、より強固に検出素子を保持する
ことが可能となり、検出素子を保持するための部材をセ
ンサ内部から省略することができ、センサの内部構造を
簡略化することができる。

【００２４】一方、金属端子が検出素子の電極端子部に
対して付勢される付勢力が過剰に大きくなると、電極端
子部がこの付勢力に耐えることができず、電極端子部が
削り取られる虞がある。そのため、金属端子の被挟持部
のうち、電極端子部に接触する部分の弾性力が、検出素
子本体（本体表面）に接触する部分の弾性力よりも小さ
くなるように形成した被挟持部であれば、被挟持部が検
出素子と絶縁保護体との間にて挟持されたときに付勢力
が過大となって電極端子部が削り取られるのを防ぐこと
ができると共に、検出素子本体に対する付勢力により検
出素子を確実に保持することができる。

【００２５】しかし、金属端子の被挟持部のうち電極端
子部に接触する部分の弾性力が過度に小さくなると、被
挟持部が電極端子部に接触できなくなるおそれがある。
そのため、被挟持部のうち電極端子部に接触する部分の
弾性力は、少なくとも被挟持部と電極端子部とが接触可
能な範囲に設定するとよく、これにより、金属端子の被
挟持部は、電極端子部との電気的接続を維持することが
できる。

【００２６】よって、本発明（請求項３）のセンサの端
子接続構造によれば、金属端子と検出素子の電極端子部
との電気的接続を維持することができると共に、検出素
子が保持可能となることでセンサの内部構造を簡略化す
ることができる。なお、被挟持部が波形形状に形成され
た金属端子においては、例えば、波と波との頂点間隔を
変化させることや波の振幅を変化させること等により、
被挟持部のうち、電極端子部に接触する部分と検出素子
本体（本体表面）に接触する部分との弾性力に差を持た
せることができる。

【００２７】そして、上述（請求項１から請求項３のい
ずれか）のセンサの端子接続構造は、請求項４に記載の
ように、ホールド部材が、検出素子と共に金属端子を挟
持した一対の絶縁保護体の周囲を取り囲む内孔を備える
筒状に形成され、内孔を縮小するよう加締められること
で絶縁保護体を保持するとよい。

【００２８】このようなホールド部材を備えたセンサの
端子接続構造は、ホールド部材の少なくとも一部を内孔
の径方向内側の距離が縮小するように、加締めることで
一対の絶縁保護体を挟持する構造であるが、金属端子の
被挟持部が検出素子と絶縁保護体との間にて挟持されて
圧縮変形（弾性変形）することから、ホールド部材の上
記加締め作業において加締め部分の寸法や加締め力など
を厳密に管理しなくとも、絶縁保護体と検出素子との間
にて被挟持部は良好に挟持されることになる。つまり、
金属端子の被挟持部は、検出素子と絶縁保護体との間に
て挟持されることで自身が弾性変形して検出素子の電極
端子部と接触することから、金属端子と電極端子部とを
接触させる付勢力をホールド部材にのみ依存させること
が無く、絶縁保護体の周囲に配置されるホールド部材の
加締め作業における加締め部分の寸法や加締め力などの
作業条件の許容範囲が広くなる。また、金属端子が弾性
変形することにより、加締められたホールド部材から検
出素子に対して作用する挟持力が過大となるのを防ぐこ
とができ、検出素子が挟持力により潰されて破損してし
まうのを防ぐことができる。さらに、ホールド部材は、
筒状を呈し、絶縁保護体の周囲に配置されるので、絶縁
保護体を安定して保持することができる。

【００２９】したがって、本発明（請求項４）のセンサ
の端子接続構造によれば、金属端子の被挟持部が圧縮変
形する範囲においては、各部材の寸法精度を厳密に要求
することなく組み付けが可能となるとともに、組み立て
作業が容易に実行可能となる。

【００３０】また、上述（請求項１から請求項４のいず
れか）のセンサの端子接続構造は、請求項５に記載のよ
うに、検出素子が、測定対象となるガス中の被検出成分
を検出するためのガス検出素子であるとよい。つまり、
ガスセンサに備えられるガス検出素子には、高温環境下
に配置されることで検出素子としての特性を示すものが
あり、このようなガス検出素子は、ガスセンサの使用時
と未使用時における温度差が大きいため、金属端子の膨
張・収縮が繰り返されることで、ガス検出素子に形成さ
れた電極端子部が削り取られ易い。

【００３１】よって、このようなガスセンサにおいて上
述したセンサの端子接続構造を使用することにより、温
度変化の影響によりすべての接触部分における電極端子
部が削り取られるのを防ぐことができ、金属端子と検出
素子の電極端子部との電気的接続を維持することができ
る。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のセンサの端子接
続構造を適用したセンサの実施例を図面と共に説明す
る。なお、本実施例ではガスセンサの一種であり、測定
対象となるガス（排ガス）中の酸素濃度を検出する検出
素子が組み付けられると共に、内燃機関の排気管に装着
される酸素センサについて説明する。図１は、本実施例
の酸素センサ２の全体構成を示す断面図である。

【００３３】図１に示すように、酸素センサ２は、排気
管に固定するためのネジ部１０２ａが外表面に形成され
た筒状の主体金具１０２と、主体金具１０２の筒内に挿
入されて先端側（図中下方）が測定対象となる排ガスに
向けられ、酸素イオン伝導性固体電解質体からなり検出
部４ａが形成された酸素濃淡電池素子や検出部４ａの早
期活性化を目的としたセラミックヒータが積層されて構
成されると共に、軸線方向に延びる板状形状をなす検出
素子４と、検出素子４を保持するために主体金具１０２
の筒内先端側から順に積層されるセラミックホルダ１０
６、タルク粉末１０８、セラミックスリーブ１１０とを
備えている。

【００３４】この内、セラミックホルダ１０６およびセ
ラミックスリーブ１１０は、外観が略円筒状を呈し、検
出素子４の断面形状に沿った略長方形状の挿通孔が中心
軸に沿って穿設されており、検出素子４はこれら挿通孔
を介して保持される。更に、セラミックスリーブ１１０
は上部中央が上方に突出することにより突出部１１０ａ
が形成され、検出素子４は、この突出部１１０ａの上端
から更に後方側（図１における上方）に突出した状態で
保持される。そして、セラミックスリーブ１１０の突出
部１１０ａ周囲の端面上には、加締リング１１２が配置
され、主体金具１０２の後端側（図１における上方）
を、加締リング１１２を介してセラミックスリーブ１１
０側に加締めることにより、タルク粉末１０８が加圧充
填され、この結果、検出素子４，セラミックホルダ１０
６，セラミックスリーブ１１０が主体金具１０２に固定
される。

【００３５】一方、検出素子４の後端側（図１における
上方）の表面には、後述する都合６個の電極端子部３
０，３１，３２，３３，３４，３５が形成され、各電極
端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５は、リード
フレーム１０を介してリード線１１６と電気的に接続さ
れている。なお、リードフレーム１０は、リード線１１
６と加締められて電気的に接続されており、特許請求の
範囲に記載の「金属端子」に相当する。

【００３６】また、主体金具１０２の後端側外周には、
外筒１１８が溶接等により固定されており、リード線１
１６は、この外筒１１８の後端側における開口部の内側
に配置されたグロメット１２０を貫通して外部に引き出
されている。そして、酸素センサ２は、このリード線１
１６、リードフレーム１０を介して、検出素子４と外部
との導通が図られる。

【００３７】一方、主体金具１０２の先端側（図１にお
ける下方）外周には、検出素子４の突出部分を覆うと共
に、複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ４２
ａ，４２ｂが溶接等によって取り付けられている。ここ
で、検出素子４の構造について説明する。検出素子４
は、図２（ａ）に示すように、長方形状の軸断面を有し
た軸線方向に延びる板状形状に形成されている。尚、図
２では、検出素子４の構成を説明するために、実際より
も軸線方向の長さを短くした模式図として記載してい
る。

【００３８】そして、検出素子４は、それぞれ軸線方向
に延びる板状形状に形成された酸素濃淡電池素子２０
や、酸素濃淡電池素子２０の検出部４ａを活性化させる
ためのヒータ２２などが積層されて形成されている。こ
のとき、酸素濃淡電池素子２０とヒータ２２とは、セラ
ミック層４０（例えば、ジルコニア系セラミック層やア
ルミナ系セラミック層）を介して互いに接合される。
尚、酸素濃淡電池素子２０は、例えば、ジルコニア等を
主体とする酸素イオン伝導性固体電解質体により形成さ
れている。また、ヒータ２２は、例えば、導電性セラミ
ックからなる抵抗発熱体パターンをアルミナなどのセラ
ミック基体中に埋設した公知のセラミックヒータから形
成されている。

【００３９】そして、検出素子４の軸線方向の先端側
（図２における左方）のうち、酸素濃淡電池素子２０に
は、検出部４ａが備えられており、検出部４ａは、一対
の多孔質電極（図２では図示省略）とその間に挟まれる
固体電解質体とで形成される。一方、検出素子４の軸線
方向の先端側（図２における左方）のうち、ヒータ２２
には、抵抗発熱体パターン（図２では図示省略）が備え
られており、抵抗発熱体パターンは、検出部４ａを活性
化温度に維持するために備えられている。

【００４０】また、検出素子４の軸線方向の後端側（図
２における右方）には、６個の電極端子部３０，３１，
３２，３３，３４，３５が設けられており、この６個の
電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５は、例
えば酸素濃淡電池素子（検知部）を構成する一対の多孔
質電極、酸素ポンピング電極、ヒータ２２に対してそれ
ぞれ導通するものである。

【００４１】そして、図２（ｂ）に、図２（ａ）におけ
る検出素子４を右側面（Ａ方向）から見た側面図を示
す。なお、これらの電極端子部３０，３１，３２，３
３，３４，３５と、検出素子４の内部に備えられる多孔
質電極や抵抗発熱体パターンなどとの電気的接続は、検
出素子４を厚さ方向に横切る貫通孔であるビアを介して
実現されている。

【００４２】そして、電極端子部３０，３１，３２は、
検出素子４における酸素濃淡電池素子２０が備えられる
面の後端側に間隔をあけて形成されており、電極端子部
３３，３４，３５は、検出素子４におけるヒータ２２が
備えられる面の後端側に間隔をあけて形成されている。

【００４３】このように構成された検出素子４は、前述
したように、図１に示す酸素センサ２において、先端側
（図１における下方）の検出部４ａが、排気管に固定さ
れる主体金具１０２の先端より突出した状態で、この主
体金具１０２の内部に固定される。また、主体金具１０
２の内部に固定された検出素子４の後端側（図１におけ
る上方）には、コンタクト部材１２９が配置される。
尚、このコンタクト部材１２９は、検出素子４の後端側
の表面に形成される電極端子部３０，３１，３２，３
３，３４，３５の周囲に配置されている。

【００４４】ここで、コンタクト部材１２９について説
明する。なお、コンタクト部材１２９は、特許請求の範
囲に記載の「センサの端子接続構造」に相当するもので
あり、図３（ｄ）に、図１における上方向からコンタク
ト部材１２９を見たときの平面図を表す。

【００４５】図３（ｄ）に示すように、コンタクト部材
１２９は、６個のリードフレーム１０、一対の絶縁性ハ
ウジング１３２、および筒状固定部材１３６から構成さ
れている。このうち、リードフレーム１０は、図３
（ｃ）に示すように、全体の外観が略Ｌ字状を呈するよ
うに形成されている。即ち、リードフレーム１０は、フ
レーム本体１２と、フレーム本体１２の一端側が折り曲
げられて形成された折曲部１４と、フレーム本体１２の
折曲部１４側に形成された波状部分１６とを備える。ま
た、リードフレーム１０は、例えば、高温に繰り返し晒
されても、弾性（バネ弾性）を保持可能な周知のインコ
ネルやステンレス鋼等にて形成されている。

【００４６】そして、波状部分１６は波形形状に形成さ
れており、リードフレーム１０を検出素子４と絶縁性ハ
ウジング１３２との間に配置することで、この波状部分
１６は、検出素子４と一対の絶縁性ハウジング１３２と
の間に挟持されて、波状形状の振幅方向に圧縮変形する
ように構成されている。つまり、リードフレーム１０を
検出素子４と一対の絶縁性ハウジング１３２との間に装
着し、絶縁性ハウジング１３２の周囲に筒状固定部材１
３６を装着することにより、この波状部分１６は圧縮変
形しつつ、検出素子４の電極端子部に接触することにな
る。なお、波状部分１６は、特許請求の範囲に記載の
「被挟持部」に相当する。

【００４７】そして、絶縁性ハウジング１３２は、セラ
ミックにて構成されると共に一対で備えられており、図
３（ｂ）に示すように、電極端子部３０，３１，３２，
３３，３４，３５に接触するように検出素子４に積層さ
れたリードフレーム１０を、その積層方向に挟持する。
このように、検出素子４およびリードフレーム１０を挟
持した一対の絶縁性ハウジング１３２は、その周囲に配
置される筒状固定部材１３６により挟持される（図３
（ｄ）参照）。なお、絶縁性ハウジング１３２は、特許
請求の範囲に記載の「絶縁保護体」に相当する。

【００４８】次に、筒状固定部材１３６は、金属製材料
からなり、検出素子４との間でリードフレーム１０を挟
持する一対の絶縁性ハウジング１３２を収容可能な内孔
を備えた筒状に形成されている。図３（ａ）に、筒状固
定部材１３６の軸方向平面図を示す。そして、図３
（ａ）に示すように、コンタクト部材１２９を構成する
前段階の筒状固定部材１３６は、その内孔の断面積が、
コンタクト部材１２９を構成する時（図３（ｄ）参照）
にくらべて大きく形成されている。なお、筒状固定部材
１３６は、特許請求の範囲に記載の「ホールド部材」に
相当する。

【００４９】そして、コンタクト部材１２９は、次のよ
うな手順で組み立てられる。まず、図３（ｂ）に示すよ
うに、検出素子４，リードフレーム１０および一対の絶
縁性ハウジング１３２を積層する。そして、積層した検
出素子４，リードフレーム１０および一対の絶縁性ハウ
ジング１３２を、図３（ａ）に示す状態の筒状固定部材
１３６における内孔に配置する。このあと、筒状固定部
材１３６を図３（ｄ）に示す矢印のように（換言すれ
ば、内孔の径方向内側の距離が縮小するように）加締め
ることで、内孔の面積を縮小させて、検出素子４，リー
ドフレーム１０および一対の絶縁性ハウジング１３２
を、筒状固定部材１３６の内面で挟持する。

【００５０】このようにして、リードフレーム１０、一
対の絶縁性ハウジング１３２および筒状固定部材１３６
によりコンタクト部材１２９が構成され、検出素子４の
電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５の周囲
にコンタクト部材１２９が配置されることになる。

【００５１】そして、図３（ｄ）におけるＢ−Ｂ断面部
分に相当する断面図を、図３（ｅ）に示す。このとき、
リードフレーム１０は、波状部分１６が絶縁性ハウジン
グ１３２と検出素子４との間に挟持され、折曲部１４が
絶縁性ハウジング１３２の先端面に掛止するとともに、
波状部分１６が検出素子４の電極端子部３１，３４に圧
縮変形しつつ接触し、さらに、フレーム本体１２の折曲
部１４とは反対側の端部（図３（ｅ）の上方）が絶縁性
ハウジング１３２から突出する状態で配置される。

【００５２】このように、リードフレーム１０、検出素
子４、絶縁性ハウジング１３２および筒状固定部材１３
６が一体に組み付けられることにより、検出素子４の電
極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５が、それ
ぞれ対応するリードフレーム１０の波状部分１６に当接
することになる。つまり、筒状固定部材１３６の加締め
により、絶縁性ハウジング１３２が、検出素子４の電極
端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５に対して金
属端子としてのリードフレーム１０を付勢することで、
電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５とリー
ドフレーム１０との電気的接続を図っている。

【００５３】ここで、リードフレーム１０、検出素子４
および絶縁性ハウジング１３２が一体に組み付けられた
時の、リードフレーム１０の波状部分１６および検出素
子４の電極端子部３４が当接する部分の拡大図を図３
（ｆ）に示す。なお、図３（ｆ）では、絶縁性ハウジン
グ１３２および筒状固定部材１３６の図示を省略してい
る。

【００５４】図３（ｆ）に示すように、リードフレーム
１０の波状部分１６は、検出素子４の電極端子部３４に
当接する第１波状部分１６ａと、検出素子４の本体表面
に当接する第２波状部分１６ｂとから構成されている。
この第１波状部分１６ａおよび第２波状部分１６ｂは、
それぞれ異なる波形形状に形成されており、第１波状部
分１６ａの有する弾性力は、第２波状部分１６ｂの有す
る弾性力よりも小さくなるよう形成されている。

【００５５】そして、波状部分１６は、検出素子４およ
び絶縁性ハウジング１３２との間に挟持されて弾性変形
することにより、第１波状部分１６ａが電極端子部３４
に当接し、第２波状部分１６ｂが検出素子４の本体表面
に当接する。この結果、第１波状部分１６ａが電極端子
部３４と電気的に接続され、第２波状部分１６ｂが検出
素子４を保持することになる。

【００５６】なお、第１波状部分１６ａは、その弾性力
が、少なくとも第１波状部分１６ａと電極端子部３０，
３１，３２，３３，３４，３５とが接触可能な大きさに
設定されており、リードフレーム１０と電極端子部３
０，３１，３２，３３，３４，３５との電気的接続を維
持している。また、第１波状部分１６ａは、３つの波形
の頂点部分において、電極端子部３０，３１，３２，３
３，３４，３５と当接している。

【００５７】そして、第２波状部分１６ｂによる検出素
子４の保持は、一対のリードフレーム１０の各第２波状
部分１６ｂが、弾性力により絶縁性ハウジング１３２の
内面および検出素子４の表面に対して付勢力を発生し、
検出素子４を挟持することで実現される。これにより、
検出素子４に対して、コンタクト部材１２９が固定され
る。

【００５８】そして、酸素センサ２では、図１に示すよ
うに、コンタクト部材１２９から突出したリードフレー
ム１０のフレーム本体１２の端部（図１における上方）
に、リード線１１６が溶接ないし加締めにより固定され
る。つまり、酸素センサ２では、リード線１１６および
リードフレーム１０を介して、検出素子４と外部（外部
回路）との導通を図ることができる。

【００５９】以上、説明したように、本実施例の酸素セ
ンサ２に備えられるコンタクト部材１２９では、リード
フレーム１０（波状部分１６）を検出素子４の電極端子
部３０，３１，３２，３３，３４，３５に向けて付勢す
る付勢力が、絶縁性ハウジング１３２を保持する筒状固
定部材１３６の弾性力から与えられる付勢力だけで生じ
るのではなく、リードフレーム１０の波状部分１６自身
が圧縮変形することで発生する弾性力によっても発生す
る。そして、リードフレーム１０の波状部分１６は、検
出素子４と一対の絶縁性ハウジング１３２との間にて挟
持されて弾性力を発揮する範囲内で形状が変化する（弾
性変形する）ことから、検出素子４と絶縁性ハウジング
１３２との隙間間隔に寸法誤差が生じた場合でも、個別
に独立して弾性変形することにより電極端子部３０，３
１，３２，３３，３４，３５と接触することができ、リ
ードフレーム１０と電極端子部３０，３１，３２，３
３，３４，３５との接触不良が発生し難くなる。

【００６０】また、本実施例のコンタクト部材１２９
は、筒状固定部材１３６を加締めることで一対の絶縁性
ハウジング１３２を挟持する構造であるが、リードフレ
ーム１０の波状部分１６が検出素子４と絶縁性ハウジン
グ１３２との間にて挟持されて弾性変形することから、
筒状固定部材１３６の上記加締め作業において加締め部
分の寸法や加締め力などを厳密に管理しなくとも、検出
素子４と絶縁性ハウジング１３２との間にて波状部分１
６は良好に挟持されることになる。つまり、リードフレ
ーム１０の波状部分１６は、検出素子４と絶縁性ハウジ
ング１３２との間にて挟持されることで自身が弾性変形
して検出素子４の電極端子部と接触することから、各リ
ードフレーム１０と電極端子部３０，３１，３２，３
３，３４，３５とを接触させる付勢力を筒状固定部材１
３６にのみ依存させることがなく、絶縁性ハウジング１
３２の周囲に配置される筒状固定部材１３６の加締め作
業における加締め部分の寸法や加締め力などの作業条件
の許容範囲が広くなり、加締め作業が容易に実行可能と
なる。

【００６１】よって、本実施例のコンタクト部材１２９
によれば、寸法誤差等の要因により、同一検出素子にお
ける絶縁性ハウジング１３２との間隔が、複数の電極端
子部毎にそれぞれ異なる場合でも、各リードフレーム１
０と電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５と
の電気的接続を確実に維持することができる。また、リ
ードフレーム１０の波状部分１６が弾性変形する範囲に
おいては、各部材の寸法精度を厳密に要求することなく
組み付けが可能となるとともに、コンタクト部材１２９
の組み立て作業が容易に実行可能となる。

【００６２】また、リードフレーム１０は、波状部分１
６における波形の複数の頂点部分（振幅方向の面）で電
極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５に接触す
ることが可能となる。このため、酸素センサ２の使用時
と不使用時において温度差が生じて、リードフレーム１
０の膨張・収縮が繰り返された場合でも、リードフレー
ム１０がいずれかの接触箇所で電極端子部３０，３１，
３２，３３，３４，３５と接触することができる。

【００６３】また、リードフレーム１０の波状部分１６
は、第１波状部分１６ａが電極端子部に接触すると共
に、第２波状部分１６ｂが検出素子本体と接触すること
から、リードフレーム１０は、より広い範囲で検出素子
４と接触でき、大きな付勢力を発生できるため、強固に
検出素子４を保持することが可能となる。

【００６４】さらに、第１波状部分１６ａは、第２波状
部分１６ｂより弾性力が小さいことから、検出素子の電
極端子部に対する付勢力が過大となることがないため、
電極端子部が過剰な付勢力により削り取られるのを防ぐ
ことができる。また、第１波状部分１６ａは、その弾性
力が、少なくとも第１波状部分１６ａと電極端子部３
０，３１，３２，３３，３４，３５とが接触可能な大き
さに設定されており、リードフレーム１０と電極端子部
３０，３１，３２，３３，３４，３５との電気的接続を
維持することができる。

【００６５】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の態様を採ることができる。例えば、金属端子（リー
ドフレーム）としては、図４に示すような態様の金属端
子を用いても良い。

【００６６】まず、図４（ａ）に示す第２リードフレー
ム１０ａは、上述したリードフレーム１０に加えて、平
板部材１８を備えて構成されている。そして、コンタク
ト部材を形成する際には、第２リードフレーム１０ａ
は、図４（ｂ）に示すように、平板部材１８が検出素子
４の電極端子部３０に接触するように配置される。これ
により、電極端子部３０と第２リードフレーム１０ａと
の接触面積が大きくなると共に、電極端子部が削り取ら
れるのを防ぐことができる。

【００６７】また、図４（ｃ）に示す第３リードフレー
ム１０ｂは、波状部分１６を備えると共に、フレーム本
体１２の端部が折り曲げ加工されて、平板部１８ａを形
成している。そして、コンタクト部材を形成する際に
は、第３リードフレーム１０ｂは、図４（ｄ）に示すよ
うに、平板部１８ａが検出素子４の電極端子部３０に接
触するように配置される。つまり、第３リードフレーム
１０ｂは、平板部１８ａがフレーム本体１２と波状部分
１６とが一体に形成されている。

【００６８】次に、図４（ｅ）に示す第４リードフレー
ム１０ｃは、第３リードフレームと同様に平板部１８ａ
がフレーム本体１２および波状部分１６と一体に形成さ
れると共に、折曲部１４を備えている。そして、コンタ
クト部材を形成する際には、第４リードフレーム１０ｃ
は、図４（ｆ）に示すように、平板部１８ａが検出素子
４の電極端子部３０に接触するように配置される。

【００６９】さらに、図４（ｇ）に示す第５リードフレ
ーム１０ｄは、平板部１８ａが、第１弾性連結部１６ｃ
と第２弾性連結部１６ｄとの間に形成されている。そし
て、コンタクト部材を形成する際には、第５リードフレ
ーム１０ｄは、図４（ｈ）に示すように、第１弾性連結
部１６ｃと第２弾性連結部１６ｄとが弾性変形すること
で、平板部１８ａが検出素子４の電極端子部３０に接触
するように配置される。

【００７０】また、例えば、検出素子は電極端子部の個
数が６個のものに限ることはなく、図２（ｃ）に示すよ
うな電極端子部を５個備えた検出素子５においても、本
発明のセンサの端子接続構造（コンタクト部材）を適用
することが出来る。なお、図２（ｃ）は、検出素子５
を、後端部側から見たときの外観図を示している。

【００７１】なお、この検出素子５に適用する場合に
は、図２（ｃ）における上面の電極端子部３０，３１，
３２に対応する金属端子（リードフレーム）の各幅の合
計寸法と、下面の電極端子部３３，３４に対応する金属
端子（リードフレーム）の各幅の合計寸法が等しくなる
ようにするとよい。これにより、検出素子５の上面およ
び下面に対する付勢力のバランスを取ることができ、一
部の電極端子部に対して過剰な付勢力が印加されるのを
避けることができ、電極端子部が削り取られるのを防ぐ
ことが出来る。

【００７２】また、筒状固定部材１３６の代わりに、略
環状に形成された第２筒状固定金具１３３ａを用いても
よく、図５（ａ）および図５（ｂ）に、第２筒状固定金
具１３３ａを用いた第２コンタクト部材１３０ａを示
す。なお、図５（ａ）は第２コンタクト部材１３０ａの
平面図であり、図５（ｂ）は第２コンタクト部材１３０
ａの組立て方法の説明図である。

【００７３】この第２コンタクト部材１３０ａは、次の
様な手順で構成される。まず、第２筒状固定金具１３３
ａに対して、図５（ｂ）に示す矢印Ｄ方向の外力を印加
して断面形状を弾性変形することで、矢印Ｗで示す第２
筒状固定金具１３３ａの内径を拡大させる。そして、内
径が拡大した方向が積層方向とするように一対の絶縁性
ハウジング１３２，リードフレーム１０および検出素子
４を、第２筒状固定金具１３３ａの内孔に配置する。こ
のあと、第２筒状固定金具１３３ａへの外力の印加を停
止し、第２筒状固定金具１３３ａそのものが有する弾性
により第２筒状固定金具１３３ａの形状が元に戻り、矢
印Ｗで示す内径が縮小することで、一対の絶縁性ハウジ
ング１３２が第２筒状固定金具１３３ａの内面に挟持さ
れる。このようにして、第２コンタクト部材１３０ａが
形成される。

【００７４】なお、第２コンタクト部材１３０ａにおい
ては、第２筒状固定金具１３３ａの内面のうち、絶縁性
ハウジング１３２を挟持する部分の内径が、リードフレ
ーム１０，検出素子４および一対の絶縁性ハウジング１
３２の積層方向の寸法よりも、わずかに小さい寸法とな
るように形成されている。これにより、第２筒状固定金
具１３３ａは、その内面で一対の絶縁性ハウジング１３
２，リードフレーム１０および検出素子４を挟持するこ
とが可能となる。

【００７５】また、筒状固定部材１３６を加締める際の
加締め方法としては、熱加締めを用いても良い。さら
に、筒状固定部材１３６、第２筒状固定金具１３３ａに
代わり、板状の金属材料を、一辺を欠いた六角形の断面
形状となるように加工して、断面のうち削除された一辺
に相当する開口部分の間隔が拡大・縮小するよう弾性変
形可能に構成される固定金具を絶縁性ハウジングの周囲
に配しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のセンサの端子接続構造を適用した実
施例の酸素センサの全体構成を示す断面図である。

【図２】 検出素子の説明図である。

【図３】 （ａ）は筒状固定部材の平面図であり、
（ｂ）は積層された状態のリードフレーム，検出素子お
よび絶縁性ハウジングを示す平面図であり、（ｃ）はリ
ードフレームの外観図であり、（ｄ）はコンタクト部材
の平面図であり、（ｅ）は（ｄ）のコンタクト部材にお
けるＢ−Ｂ面における断面図であり、（ｆ）はリードフ
レームの波状部分および検出素子の電極端子部が当接す
る部分の拡大図である。

【図４】 他の態様のリードフレームの説明図である。

【図５】 （ａ）は第２コンタクト部材の平面図であ
り、（ｂ）は第２コンタクト部材の組立て方法の説明図
である。

【図６】 （ａ）は従来の第１コンタクト部材の平面図
であり、（ｂ）は（ａ）の第１コンタクト部材における
Ｃ−Ｃ面の断面図であり、（ｃ）は従来のリードフレー
ムの外形図である。

【符号の説明】

２…酸素センサ、４…検出素子、１０…リードフレー
ム、１２…フレーム本体、１４…折曲部、１６…波状部
分、３０、３１，３２，３３，３４，３５…電極端子
部、１２９…コンタクト部材、１３２…絶縁性ハウジン
グ、１３６…筒状固定部材。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線方向に延びる板状形状をなし、測定
   対象となるガスに向けられる先端側に検出部が形成さ
   れ、後端側の表面に電極端子部が形成される検出素子
   と、 前記検出素子の後端側の周囲に配置されると共に、該検
   出素子を軸線方向と交差する方向における両側から挟む
   ようにして、分割されている一対の絶縁保護体と、 前記絶縁保護体と前記検出素子との間に挟持され、該検
   出素子の電極端子部と電気的に接続される金属端子と、 前記検出素子と共に前記金属端子を挟持した前記一対の
   絶縁保護体の周囲に配置され、該絶縁保護体を保持する
   よう形成されるホールド部材と、を備えるセンサの端子
   接続構造であって、 前記金属端子は、前記検出素子と前記絶縁保護体とによ
   り挟持されることで圧縮変形する被挟持部を有してお
   り、前記ホールド部材により前記絶縁保護体を保持する
   ことで、該被挟持部と該検出素子の電極端子部とが直接
   または他部材を介して間接的に接触して電気的に接続さ
   れること、 を特徴とするセンサの端子接続構造。
2. 【請求項２】 前記被挟持部は、波状形状に形成されて
   おり、該波状形状の振幅方向の面が前記検出素子の電極
   端子部に接触すること、 を特徴とする請求項１に記載のセンサの端子接続構造。
3. 【請求項３】 前記被挟持部は、前記検出素子の電極端
   子部および該電極端子部が形成されていない該検出素子
   の表面に接触する部分をそれぞれ有しており、前記電極
   端子部に接触する部分の弾性力が、前記検出素子の表面
   に接触する部分の弾性力よりも小さいこと、 を特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサの
   端子接続構造。
4. 【請求項４】 前記ホールド部材は、前記検出素子と共
   に前記金属端子を挟持した前記一対の絶縁保護体の周囲
   を取り囲む内孔を備える筒状に形成され、前記内孔を縮
   小するよう加締められることで該絶縁保護体を保持する
   こと、 を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の
   センサの端子接続構造。
5. 【請求項５】 前記検出素子は、測定対象となるガス中
   の被検出成分を検出するためのガス検出素子であるこ
   と、 を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の
   センサの端子接続構造。