JP2005077122A - センサ及び金属端子 - Google Patents

Abstract

【目的】 センサ素子の電極端子と金属端子の電極接続部との電気的接続の信頼性を向上させることができるセンサ及びこれに用いる金属端子を提供すること。
【構成】 センサ１０１の金属端子２００は、センサ素子１０１の電極端子１０３に接触する電極接続部２０５と、これを付勢する弾性部２０９とを有する。電極接続部２０５は、電極端子１０３に接触する凸状部２０５ｃを含む。また、弾性部２０９は、電極接続部２０５に当接する第１突出部２０９ｂ，２０９ｃと、絶縁部材１７３に当接する第２突出部２０９ｄ，２０９ｅとが交互に繋がって波型形状をなす。そして、２つの第１突出部２０９ｂ，２０９ｃが、電極接続部２０５のうち凸状部２０５ｃが設けられた部位に当接し、これを電極端子１０３側に付勢している。
【選択図】 図４

Description

本発明は、センサ及び金属端子に関し、特に、センサ素子と電気的に接続する金属端子を備えるセンサ及びこれに用いる金属端子に関する。

技術背景

従来より、センサ素子と電気的に接続する金属端子を備えるセンサが知られている。例えば、特許文献１に、そのようなセンサが開示されている。このセンサ（酸素センサ）は、検出素子（センサ素子）、この検出素子の後端に接続する端子ユニット、これらを収容するケーシング等から構成されている（特許文献１の第１実施例及び図１〜図４の記載を参照）。
検出素子は、固体電解質層の表裏面にそれぞれ電極を形成した酸素濃淡電池素子とヒータとが積層された構造をなし、その先端側、即ち、酸素濃淡電池素子の先端側に、被測定ガスに晒されて酸素濃度を検出する検出部を有する。また、検出素子自身の後端側の表裏面に、検出部で生じた起電力を引き出すため、あるいは、検出素子のヒータに電力を供給するための複数（４つ）の電極端子を有する。

端子ユニットは、検出素子の４つの電極端子にそれぞれ接続する４つのリードフレーム（金属端子）と、これらのリードフレームを固定する絶縁性のセパレータスリーブ（絶縁部材）とから構成されている。
各リードフレームは、その一端側が検出素子の電極端子に接続すると共に、その他端側が検出部の検出信号を外部に取り出すためのリード線、あるいは、ヒータに電力を供給するためのリード線に接続している。具体的には、本件の図７に部分拡大図を示すように、リードフレーム９００は、長尺薄板状の金属板を数カ所で折曲加工して形成されたものであり、検出素子の電極端子に接触する素子接触部（電極接続部）９０１、上記リード線に接続するリード接続部９０３、及び、バネ部（弾性部）９０５を備える。

素子接触部９０１とリード接続部９０３は平面形状をなし、リードフレーム９０１の先端に形成された折曲部９０７を介して互いに連結されている。また、素子接触部９０１とバネ部９０５とは、素子接触部９０１の後端に形成された第２の折曲部９０９を介して互いに連結されている。素子接続部９０１とリード接続部９０３は、ほぼ平行に並設され、バネ部９０５は、素子接続部９０１とリード接続部９０３との間に、素子接触部９０１に沿って先端側に延設されている。また、バネ部９０５は波形状をなし、その波状部分の頂点の数カ所で素子接触部９０１に接触するように形成されている。

一方、セパレータスリーブは、リードフレーム９００のリード接続部９０３の形状に沿った外壁を有し、先端側に開口した収容部が形成されている。外壁及び収容部内には、４つのリードフレーム９００を互いに隔てて、その短絡を防止するための仕切部がそれぞれ設けられている。
そして、このセパレータスリーブの先端側から４つのリードフレーム９００を組み付けることにより、端子ユニットが構成されている。この組み付けた状態では、リードフレーム９００のバネ部９０５による素子接触部９０１への付勢力が、反力となってセパレータスリーブの内壁に負荷される。この作用により、リードフレーム９００がセパレータスリーブに対して安定に固定される。また、端子ユニットを検出素子等に組み付けた状態では、セパレータスリーブの内壁によって、バネ部９０５の外方への変位が阻止されているため、バネ部９０５による検出素子側への付勢力を一定以上に保持することができ、素子接触部９０１と電極端子との安定した接触状態を保持できる。
特開２００２−２９６２２０号公報

このようなセンサでは、素子接触部９０１が平板状であるため、素子接触部９０１は電極端子に面接触することになる。しかしながら、実際には、検出素子の歪みや、素子接触部９０１の変形により、接触箇所は一部となっている場合も多いと推測される。特に、上記のセンサは、素子接触部９０１の数カ所にバネ部９０５の波状部分の頂点が接触するため、その組付けの際などに、図７に波線で示すように、これらの接触部位の間で素子接触部９０１にたわみが生じやすい。その結果、素子接触部９０１と電極端子との電気的接続が不安定になる恐れがある。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、センサ素子の電極端子と金属端子の電極接続部との電気的接続の信頼性を向上させることができるセンサ及びこれに用いる金属端子を提供することを目的とする。

その解決手段は、軸方向に延び、自身の外面に電極端子を有するセンサ素子と、前記電極端子に電気的に接続すると共に、外部との電気的接続を行う金属端子と、前記センサ素子の径方向外側に配置された絶縁部材と、を備えるセンサであって、前記金属端子は、前記センサ素子の電極端子と前記絶縁部材との間に配置され、軸方向に延び、前記電極端子に接触する電極接続部と、前記電極接続部から径方向外側に屈曲し方向変換して軸方向に延び、前記電極接続部と前記絶縁部材との間に配置され、前記電極接続部を前記電極端子側に付勢する波型形状の弾性部と、を有し、前記電極接続部は、径方向内側に突出すると共に軸方向に延設され、自身の頂部が前記電極端子に接触する凸状部を含み、前記弾性部は、径方向外側から前記電極接続部に当接する２以上の第１突出部と、径方向内側から前記絶縁部材に当接する１以上の第２突出部とが軸方向に交互に繋がって波型形状をなし、２以上の前記第１突出部が、前記電極接続部のうち前記凸状部が設けられた部位にそれぞれ当接し、前記電極接続部を前記電極端子側に付勢してなるセンサである。

本発明によれば、金属端子の電極接続部は、径方向内側に突出すると共に軸方向に延設され、自身の頂部がセンサ素子の電極端子に接触する凸状部を含む。そして、波型形状をなす弾性部のうち２以上の第１突出部が、電極接続部のうち凸状部が設けられた部位に径方向外側からそれぞれ当接し、電極接続部を電極端子側に付勢している。このような構成とすることで、電極接続部のうち凸状部が設けられた部位の剛性が、凸状部によって向上する。そして、弾性部は、この剛性が上がった部位を付勢するので、金属端子をセンサに組み付ける際などに、電極接続部（凸状部が設けられた部位）にたわみなどの変形が生じるのが抑制され、金属端子の電極接続部（凸状部）とセンサ素子の電極端子との接触を確実なものにできる。よって、これらの電気的接続の信頼性を向上させることができる。
なお、本明細書において「径方向」とは、中心軸線に直交する平面において中心軸線から放射状に外側に向かう方向または中心軸線に向かう方向を言う。

また、他の解決手段は、センサ素子の外面に形成された電極端子との電気的接続に用いる金属端子であって、前記金属端子の長手方向に延び、表側で前記電極端子と接触する電極接続部と、前記電極接続部からその裏側に屈曲し方向変換して長手方向に延び、前記電極接続部の裏側に配置された波型形状の弾性部と、を備え、前記電極接続部は、表側に突出すると共に長手方向に延設された凸状部を含み、前記弾性部は、前記電極接続部側に突出する２以上の第１突出部と、この第１突出部と反対側に突出する１以上の第２突出部とが長手方向に交互に繋がって波型形状をなし、２以上の前記第１突出部が、前記電極接続部のうち前記凸状部が設けられた部位に向かってそれぞれ突出してなる金属端子である。

本発明の金属端子をセンサ素子の電極端子との接続に用いれば、金属端子のうち電極接続部に設けられた凸状部が、電極端子に接触する。また、波型形状をなす弾性部のうち２以上の第１突出部が、電極接続部のうち凸状部が設けられた部位に径方向外側からそれぞれ当接し、電極接続部を電極端子側に付勢する。このとき、電極接続部のうち凸状部が設けられた部位の剛性が、凸状部によって向上し、そして、弾性部が、この剛性が上がった部位を付勢するので、電極接続部（凸状部が設けられた部位）にたわみなどの変形が生じるのが抑制され、金属端子の電極接続部（凸状部）とセンサ素子の電極端子との接触を確実なものにできる。よって、これらの電気的接続の信頼性を向上させることができる。

発明の実施するための最良の形態

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係るセンサ（ガスセンサ１００）の断面図を図１に示す。また、本実施形態に係る金属端子２００を図２に示す。さらに、金属端子２００をセパレータ（絶縁部材）１７３に取り付けた様子を図３に示す。また、ガスセンサ１００の要部の断面図を図４に示す。なお、これら図１〜図４においては、下方が先端側、上方が後端側となる。
このガスセンサ１００は、内燃機関の排ガス管に取り付けて、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサである。ガスセンサ１００は、軸線Ｃ方向に延びるセンサ素子１０１、センサ素子１０１の後端側に取り付けられた端子ユニット１７１、センサ素子１０１の周囲を取り囲む主体金具１１１、主体金具１１１の先端側に取り付けられたプロテクタ１４１、主体金具１１１の後端側に取り付けられた金属外筒１５１等から構成されている。

このうち、センサ素子１０１は、主としてセラミックからなり、被測定ガス中の酸素濃度を測定可能な感ガス特性を有する。センサ素子１０１は、固体電解層の表面（被測定ガスに晒される側の表面）に測定電極、裏面に基準電極を有する形態で形成された長板状の酸素濃淡電池素子と、この酸素濃淡電池素子を活性化させるための、発熱抵抗体が内部に設けられた長板状のヒータとが積層されてなり、軸方向に垂直な断面が矩形状である。センサ素子１０１の後端部１０７の外周のうちで表面１０７ａには、酸素濃淡電池素子で生じた起電力を引き出すために測定電極と基準電極にリードを介して電気的に接続された複数（２個）の電極端子１０３（第１電極端子１０３ｂ及び第２電極端子１０３ｃ）が形成され、裏面１０７ｂには、ヒータの発熱抵抗体に電力を供給するための複数（２個）の電極端子１０３（第３電極端子１０３ｄ及び第４電極端子１０３ｅ）が形成されている。これらの電極端子１０３は、主としてＰｔからなる金属層によって形成されている。

主体金具１１１は、筒状をなし、プロテクタ１４１内に挿入される先端部１１３と、金属外筒１５１に挿入される後端部１１５とを有する。主体金具１１１の内周には、軸方向中央より先端側に、センサ素子１０１をパッキン１２６や第１支持部材１３１等を介して軸方向に保持するための第１段付部１１７が形成されている。また、主体金具１１１の内周の軸方向中央より後端側にも、第２段付部１１９が形成されている。一方、主体金具１１１の外周には、先端部１１３より後端側の位置に、このガスセンサ１０１を排ガス管に取り付けるため周方向に取付ねじ部１２１が設けられている。また、この取付ねじ部１２１の後端側には、このガスセンサ１０１を排ガス管に取り付ける際に利用される六角フランジ部（工具係合部）１２３が設けられている。また、取付ねじ部１２１と六角フランジ部１２３との間には、ガスケット１２５が取り付けられている。

主体金具１１１は、センサ素子１０１の先端部１０５を自身の先端部１１３よりも突出させると共に、センサ素子１０１の後端部１０７を自身の後端部１１５よりも突出させた状態で、センサ素子１０１を自身の内側に同軸状に保持している。具体的には、主体金具１１１の第１段付部１１７上には、内側をセンサ素子１０１が貫通する筒状の第１支持部材１３１がパッキン１２６を介して配置されている。第１支持部材１３１の後端側には、センサ素子１０１の外周面１０１ｍと主体金具１１１の内周面１１１ｎとによって構成される間隙に、滑石粉末等が充填されてなる充填封止層１３３が形成されている。さらに、充填封止層１３３の後端側には、外周にテーパ部１３５ｔを有し、内側をセンサ素子１０１が貫通する筒状の第２支持部材１３５が配置されている。第２支持部材１３５の後端側には、加締めリング１３７が配置され、主体金具１１１の後端部１１５よりも後端側の肉薄部を径方向内側に加締めることにより、加締部１１５ｂが形成されている。この加締め部１１５ｂを形成することで、センサ素子１０１がパッキン１２６や第１支持部材１３１等を介して主体金具１１１の内部に保持される。

プロテクタ１４１は、センサ素子１０１の先端部１０５を間隙を介して覆う有底筒状の金属製の内側カバー部１４３と、内側カバー部１４３の外周に配置された有底筒状の金属製の外側カバー部１４５とを有する二重構造をなす。内側カバー部１４３及び外側カバー部１４５の側壁や底部には、被測定ガスを外部から内部に導入するための内側通気孔１４３ｋ及び外側通気孔１４５ｋが複数設けられている。プロテクタ１４１は、その後端部１４７が主体金具１１１の先端部１１３にレーザ溶接されることにより、主体金具１１１に固着されている。

金属外筒１５１は、肉薄な筒状をなし、端子ユニット１７１を間隙を介して覆っている。金属外筒１５１は、その先端部１５３が主体金具１１１の後端部１１５に全周レーザ溶接されることにより、主体金具１１１に固着されている。金属外筒１５１の後端側開口部１５７には、フッ素ゴムからなるグロメット１５９が嵌入されている。グロメット１５９には、軸方向に複数（４個）の貫通孔１５９ｋが形成され、各々の貫通孔１５９ｋには、金属外筒１５１の内部から外部に引き出される４本のリード線１６１（２本のセンサ出力リード線１６１ｂ，１６１ｃ及びヒータリード線１６１ｄ，１６１ｅ）がそれぞれ挿通されている。グロメット１５９は、金属外筒１５１により径方向内側に加締められ、金属外筒１５１との間及び各リード線１６１との間のシール性が保持されている。

端子ユニット１７１は、センサ素子１０１の後端部１０７に取り付けられている。端子ユニット１７１は、４個の金属端子２００（第１金属端子２００ｂ，第２金属端子２００ｃ，第３金属端子２００ｄ及び第４金属端子２００ｅ）と、これらの金属端子２００を保持する絶縁性のセパレータ（絶縁部材）１７３とから構成されている。

ここで、このガスセンサ１０１に用いる金属端子２００について、図２（ａ）〜（ｄ）を参照しつつ詳述する。金属端子２００は、例えば、高温に繰り返し晒されても、弾性（バネ弾性）を保持可能な長尺薄板状のステンレス鋼板やインコネル板を複数カ所で折曲加工して形成されている。金属端子２００は、リード線１６１に接続するコネクタ部２０３と、表側でセンサ素子１０１の電極端子１０３に接触する電極接続部２０５と、コネクタ部２０３と電極接続部２０５を結ぶリード部２０７と、弾性部２０９とから構成されている。金属端子２００の長手方向の全長は約１２．９ｍｍである。
なお、金属端子２００のうち、センサ素子１０１の電極端子１０３に接触する方向（図２（ｂ）中右側）を表側、その反対方向（図２（ｂ）中左側）を裏側とし、図２（ｂ）中における左右方向を表裏方向とする。また、図２（ａ）〜（ｃ）中における上下方向を長手方向とする。また、図２（ａ）及び（ｃ）中における左右方向を幅方向とする。

コネクタ部２０３は、上記長手方向に延びると共にリード線１６１を加締めにより把持可能に屈曲加工されている。上記長手方向の長さは約５ｍｍ、上記表裏方向の長さは約２．２ｍｍ、上記幅方向の長さは約２．１ｍｍである。
リード部２０７は、コネクタ部２０３の先端から上記長手方向先端側に平面状に延び、屈曲し上記表側に方向転換して電極接続部２０５の先端に繋がっている。上記幅方向の長さは約１．０ｍｍである。
電極接続部２０５は、平面状をなし上記長手方向に延びる平面部２０５ｂと、上記表側に突出すると共に上記長手方向に延設された凸状部２０５ｃとからなる（図２（ｄ）に示した図２（ｃ）におけるＢＢ断面図を参照）。電極接続部２０５は、リード部２０７と平行に配置されている。上記幅方向の長さは約１．０ｍｍである。凸状部２０５ｃは、プレス成形されてなる。凸状部２０５ｃの上記長手方向の長さは約３ｍｍ、上記幅方向の長さは約０．５ｍｍ、高さは約０．０２ｍｍである。

弾性部２０９は、電極接続部２０５からその裏側（リード部２０７側）に屈曲し方向転換して上記長手方向に延び、電極接続部２０５の裏側に（電極接続部２０５とリード部２０７との間に）配置されている。弾性部２０９は、上記長手方向に（金属端子２００の先端に向かって）波打つ波型形状をなす。具体的には、電極接続部２０５側（表側）に突出する２つの第１突出部２０９ｂ，２０９ｃと、これら第１突出部２０９ｂ，２０９ｃと反対方向に（リード部２０７側に）突出する２つの第２突出部２０９ｄ，２０９ｅを含み、第１突出部２０９ｂ，２０９ｃと第２突出部２０９ｄ，２０９ｅが上記長手方向に交互に繋がって波型形状をなす。２つの第１突出部２０９ｂ，２０９ｃは、電極接続部２０５のうち凸状部２０５ｃが設けられた部位に向かってそれぞれ突出している。第１突出部２０９ｂ，２０９ｃの頂部同士の間隔は約１．９８ｍｍである。また、上記表裏方向に見て、２つの第１突出部２０９ｂ，２０９ｃの頂部と先端側の第２突出部２０９ｅの頂部との間の上記表裏方向に見たときのそれぞれの距離は約１．０５ｍｍである。弾性部２０９の先端には、セパレータ１７３の先端面に係止するための係止部２０９ｆが、先端側の第１突出部２０９ｃから、電極接続部２０５の平面状の部位に対して垂直にかつリード部２０７側に向かって延設されている。係止部２０９ｆは、上記表裏方向に見て、先端側の第２突出部２０９ｅの頂部よりも約０．４ｍｍリード部２０７側に突出している。

次に、この金属端子２００を組み込んだ端子ユニット１７１について、図３（ａ）及び（ｂ）を参照しつつ説明する。図３（ａ）は軸方向の断面図を、図３（ｂ）はそのＤＤ断面図を示す。
セパレータ１７３は、絶縁性のセラミック、具体的にはアルミナ系セラミックからなり、軸方向に延びた略柱状をなし、先端側に開口する有底孔１７３ｋを有する。セパレータ１７３の外周には、その外壁面１７３ｍに沿って外側に突出した一対の外側仕切部１７３ｂが形成されている。一方、セパレータ１７３の内周（有底孔１７３ｋの内周）にも、その内壁面１７３ｎから内側に突出した一対の内側仕切部１７３ｃが、外側仕切部１７３ｂとそれぞれ対向して形成されている。また、セパレータ１７３の先端側には、端子ユニット１７１を上述した第２支持部材１３５上に配置するためのベース部１７３ｄが設けられている。

４個の金属端子２００は、そのコネクタ部２０３がリード線１６１をそれぞれ把持してこれに電気的に接続している。即ち、第１金属端子２００ｂのコネクタ部２０３はセンサ出力リード線１６１ｂを、第２金属端子２００ｃのコネクタ部２０３はセンサ出力リード線１６１ｃを、第３金属端子２００ｄのコネクタ部２０３はヒータリード線１６１ｄを、第４金属端子２００ｅのコネクタ部２０３はヒータリード線１６１ｅをそれぞれ把持して電気的に接続している。

これらの金属端子２００は、セパレータ１７３の先端側から組み付けられて、端子ユニット１７１を構成する。この状態で、金属端子２００のコネクタ部２０３とリード部２０７の大部分が、セパレータ１７３の外壁面１７３ｍに接する。また、弾性部２０９の２つの第１突出部２０９ｂ，２０９ｃが、電極接続部２０５のうち凸状部２０５ｃが設けられた部位にそれぞれ当接すると共に、２つの第２突出部２０９ｄ，２０９ｅが、セパレータ１７３の内壁面１７３ｎにそれぞれ当接する。そして、弾性部２０９が、セパレータ１７３の内壁面１７３ｎと電極接続部２０５に挟まれて弾性変形する。この弾性変形で生じる弾性力により、金属端子２００は、そのリード部２０７と弾性部２０９との間にセパレータ１７３を狭持する。また、弾性部２０９の係止部２０９ｆは、セパレータ１７３の有底孔１７３ｋの開口周囲部に当接する。これにより、金属端子２００は、セパレータ１７３対し軸方向に位置決めされる。さらに、４つの金属端子２００は、一対の外側仕切部１７３ｂ及び一対の内側仕切部１７３ｃによって隔てられ、短絡が防止される。

次に、この端子ユニット１７１をガスセンサ１００に取り付けた状態について、図４を参照しつつ説明する。
端子ユニット１７１は、上述したように、主体金具１１１に固定されたセンサ素子１０１の後端部１０７に接続される。具体的には、センサ素子１０１の後端部１０７が端子ユニット１７１のセパレータ１７３の有底孔１７３ｋ内に挿入されると共に、セパレータ１７３のベース部１７３ｄが主体金具１１１に固定された第２支持部材１３５に当接することにより、端子ユニット１７１が組み付けられている。

そして、この状態で、各々の金属端子２００のうち電極接続部２０５の凸状部２０５ｃが、センサ素子１０１の電極端子１０３に接触し、これらが電気的に接続する。即ち、第１金属端子２００ｂの電極接続部２０５の凸状部２０５ｃが、第１電極端子１０３ｂに接触し、電気的に接続する。また、第２金属端子２００ｃの電極接続部２０５の凸状部２０５ｃが、第２電極端子１０３ｃに接触し、電気的に接続する。また、第３金属端子２００ｄの電極接続部２０５の凸状部２０５ｃが、第３電極端子１０３ｄに接触し、電気的に接続する。また、第４金属端子２００ｅの電極接続部２０５の凸状部２０５ｃが、第４電極端子１０３ｅに接触し、電気的に接続する。
また、この状態において、各金属端子２００の弾性部２０９がさらに弾性変形し、その弾性力によって電極接続部２０５をセンサ素子１０１の電極端子１０３に付勢する。これにより、金属端子２００の電極接続部２０５がセンサ素子１０１の電極端子１０３に確実に接触すると共に、端子ユニット１７１がセンサ素子１０１の後端部１０７に安定に固定される。

このようなガスセンサ１００は、金属端子２００の電極接続部２０５が、径方向内側に突出すると共に軸方向に延設され、自身の頂部（頂面）がセンサ素子１０１の電極端子１０３に接触する凸状部２０５ｃを含む。そして、波型形状をなす弾性部２０９のうち２つの第１突出部２０９ｂ，２０９ｃが、電極接続部２０５のうち凸状部２０５ｃが設けられた部位に径方向外側からそれぞれ当接し、電極接続部２０５を電極端子１０３側に付勢している。このような構成を採ることにより、電極接続部２０５のうち凸状部２０５ｃが設けられた部位の剛性が、凸状部２０５ｃによって向上する。そして、弾性部２０９が、この剛性の上がった部位を付勢するので、端子ユニット１７１を組み付ける際などに、電極接続部２０５にたわみなどの変形が生じるのが抑制され、金属端子２００の電極接続部２０５、詳細には凸状部２０５ｃと、センサ素子１０１の電極端子１０３との接触を確実なものにできる。よって、これらの電気的接続の信頼性を向上させることができる。

（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本実施形態に係る端子金具３００を図５に示す。この端子金具３００は、凸状部３０５ｃの形状が上記実施形態１の端子金具２００と異なる。それ以外の部分は、基本的に上記実施形態１と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。

この金属端子３００も、リード線１６１に接続するコネクタ部２０３と、表側でセンサ素子１０１の電極端子１０３に接触する電極接続部３０５と、コネクタ部２０３と電極接続部２０５を結ぶリード部３０７と、弾性部２０９とから構成されている。
電極接続部３０５は、上記実施形態１と同様に、平面状をなし長手方向に延びる平面部３０５ｂと、表側に突出すると共に長手方向に延設された凸状部３０５ｃとからなる。しかし、この凸状部３０５ｃは、上記実施形態１と異なり、電極端子３００の先端まで形成されている。即ち、凸状部３０５ｃは、電極接続部３０５の先端まで形成されている。

このような金属端子３００も、上記センサ１００のセンサ素子１０１との接続に用いれば、金属端子３００のうち電極接続部３０５に設けられた凸状部３０５ｃの頂部（頂面）が、センサ素子１０１の電極端子１０３に接触する。また、波型形状をなす弾性部２０９のうち２つの第１突出部２０９ｂ，２０９ｃが、電極接続部３０５のうち凸状部３０５ｃが設けられた部位に径方向外側からそれぞれ当接し、電極接続部３０５を電極端子１０３側に付勢する。このとき、電極接続部３０５のうち凸状部３０５ｃが設けられた部位の剛性が、凸状部３０５ｃによって向上し、そして、弾性部２０９が、この剛性が上がった部位を付勢するので、電極接続部３０５にたわみなどの変形が生じるのが抑制され、金属端子３００の電極接続部３０５とセンサ素子１０１の電極端子１０３との接触を確実なものにできる。よって、これらの電気的接続の信頼性を向上させることができる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記各実施形態では、金属端子２００，３００がセパレータ１７３の外側を経由して内側（有底孔１７３ｋ内）に回り込む形態のガスセンサ１００について説明したが、金属端子２００，３００やセパレータ１７３の形態は、本発明の要件を満たす限りにおいて適宜変更できる。例えば、図６にガスセンサ４００の要部を示すように、セパレータ４７３の上面（後端面）から軸方向に延びる貫通孔４７３ｒを金属端子５００の本数分設け、この貫通孔４７３ｒ内に金属端子５００のリード部５０７を挿通するようにして、セパレータ４７３の有底孔４７３ｋ内に電極接続部５０５及び弾性部５０９を配設することもできる。

なお、上記各実施形態の金属端子２００，３００では、電極接続部２０５，３０５とリード部２０７，３０７とが軸方向先端側にて連結すると共に、電極接続部２０５，３０５と弾性部２０９，３０９とが軸方向後端側にて連結する形態であった。一方、金属端子５００では、電極接続部５０５の後端にリード部５０７が連結すると共に、電極接続部５０５の先端から径方向外側に屈曲し方向転換して波型形状の弾性部５０９が配置されるように形成されている。

この金属端子５００の電極接続部５０５も、平面状をなす平面部５０５ｂと、表側（電極端子１０３側）に突出する凸状部５０５ｃとからなる。そして、センサ素子１０１を組み付けた状態において、弾性部５０９のうち２つの第１突出部５０９ｂ，５０９ｃが、上記凸状部５０５ｃが設けられた部位に径方向外側から当接すると共に、２つの第２突出部５０９ｄ，５０９ｅがセパレータ４７３の内壁面に当接し、電極接続部５０５を電極端子１０３側に付勢するように構成されている。なお、図６にて図示していないが、このガスセンサ４００では、リード部５０７の後端側がセパレータ４７３の上面から突出するまで延びており、その突出した部位をリード線と電気的に接続された金属製中継部材と接合することで、リード線と金属端子５００を電気的に接続されている。

実施形態１に係るガスセンサの断面図である。 実施形態１に係る金属端子を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）は各々角度を変えてみた平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＢＢ断面図である。 実施形態１に係り、絶縁部材に金属端子を取り付けた様子を示す図であり、（ａ）は軸方向の断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＣＣ断面図である。 実施形態１に係るガスセンサの要部の部分断面図である。 実施形態２に係る金属端子を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）は各々角度を変えてみた平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＢＢ断面図である。 変形形態に係るガスセンサの要部の部分断面図である。 従来技術に係り、金属端子の要部を示す説明図である。

符号の説明

１００，４００ ガスセンサ（センサ）
１０１ センサ素子
１１１ 主体金具
１０３ 電極端子
１４１ プロテクタ
１５１ 金属外筒
１７１ 端子ユニット
１７３，４７３ セパレータ（絶縁部材）
２００，３００，５００ 金属端子
２０３，３０５，５０５ コネクタ部
２０５，３０５，５０５ 電極接続部
２０５ｃ，３０５ｃ，５０５ｃ 凸状部
２０７，３０７，５０７ リード部
２０９，３０９，５０９ 弾性部
２０９ｂ，２０９ｃ，５０９ｂ，５０９ｃ 第１突出部
２０９ｄ，２０９ｅ，５０９ｄ，５０９ｅ 第２突出部

Claims (2)

1. 軸方向に延び、自身の外面に電極端子を有するセンサ素子と、
   前記電極端子に電気的に接続すると共に、外部との電気的接続を行う金属端子と、
   前記センサ素子の径方向外側に配置された絶縁部材と、
   を備えるセンサであって、
   前記金属端子は、
   前記センサ素子の電極端子と前記絶縁部材との間に配置され、軸方向に延び、前記電極端子に接触する電極接続部と、
   前記電極接続部から径方向外側に屈曲し方向変換して軸方向に延び、前記電極接続部と前記絶縁部材との間に配置され、前記電極接続部を前記電極端子側に付勢する波型形状の弾性部と、
   を有し、
   前記電極接続部は、径方向内側に突出すると共に軸方向に延設され、自身の頂部が前記電極端子に接触する凸状部を含み、
   前記弾性部は、径方向外側から前記電極接続部に当接する２以上の第１突出部と、径方向内側から前記絶縁部材に当接する１以上の第２突出部とが軸方向に交互に繋がって波型形状をなし、
   ２以上の前記第１突出部が、前記電極接続部のうち前記凸状部が設けられた部位にそれぞれ当接し、前記電極接続部を前記電極端子側に付勢してなる
   センサ。
2. センサ素子の外面に形成された電極端子との電気的接続に用いる金属端子であって、
   前記金属端子の長手方向に延び、表側で前記電極端子と接触する電極接続部と、
   前記電極接続部からその裏側に屈曲し方向変換して長手方向に延び、前記電極接続部の裏側に配置された波型形状の弾性部と、
   を備え、
   前記電極接続部は、表側に突出すると共に長手方向に延設された凸状部を含み、
   前記弾性部は、前記電極接続部側に突出する２以上の第１突出部と、この第１突出部と反対側に突出する１以上の第２突出部とが長手方向に交互に繋がって波型形状をなし、
   ２以上の前記第１突出部が、前記電極接続部のうち前記凸状部が設けられた部位に向かってそれぞれ突出してなる
   金属端子。
   

Images