JP2007121118A - ガスセンサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】センサの出力端子金具のソケット端子部内に、接続端子金具の接続端子部を挿入、接続をするとき、ソケット端子部内の通電用凸部に変形や傷が付き、接続不良が発生するのを防ぐ。
【解決手段】 接続端子部５２は、挿入先端部５３より括れ部Ｄｇ０を介して外径Ｄｇ２が大きい通電用大径部５５を備えている。ソケット端子部３６は、接続端子部５２の挿入時、通電用大径部５５の外周面に圧接される通電用凸部３８を備えている。ソケット端子部３６の内周面には、接続端子部５２の挿入時、括れ部５４に嵌り込んで抜け止めをなす抜け止め用突出部３９を備えている。挿入先端部５３の外径をＤｇ１とし、通電用大径部５５の外径をＤｇ２としたとき、Ｄｇ１＜Ｄｇ２となるようした。複数の通電用凸部３８の先端に内接する仮想円の直径をＤｎ１としたとき、Ｄｇ１≦Ｄｎ１となるようした。挿入時に挿入先端部５３が通電用凸部３８に衝突しない。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスにおける酸素濃度、空燃比状態、ＮＯｘ濃度等を測定する、セラミックからなるガス検出素子を有するガスセンサに関し、詳しくは、その出力端子金具が備える筒状のソケット端子部内に対し、出力信号を外部に送信するための接続コードの端部に取付けられた接続端子金具が備える筒状の接続端子部を挿入することによって、端子金具間の電気的接続がされるように構成されたガスセンサユニットに関する。

セラミックからなるガス検出素子を有するガスセンサとして、ジルコニア等の固体電解質からなる、先端が閉塞された有底筒状（コップ形状又は試験管形状）の検出素子を用いたものがある。このガス検出素子（以下、検出素子又は単に素子ともいう）は、先端に被測定ガスと接触する検出部を備えており、この検出部を被測定ガスに晒すことによって機能するように形成されている。例えば、有底筒状の酸素イオン導電体からなる検出素子を備えた酸素センサでは、これを内燃機関の排気管に取着し、その検出素子の先端を排気管中に突出させて使用される。このものでは、その検出素子の外周面（外側面）に形成された電極層（測定電極層）を排気ガスに接触させ、内周面（内側面）に形成された電極層（基準電極層）を基準酸素ガス（大気）に接触させ、素子の内、外周面の酸素濃度差に対応して両電極間に起電力（電位差）を生じさせ、この起電力に基づく出力信号を外部装置（例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ））に出力し、酸素濃度を検知し、空燃比を制御するようにされている。

このようなガスセンサにおいては、そのガス検出素子からの出力信号を外部に出力するための出力端子金具（端子部材）が、同素子の内面に形成された電極に接続されて同素子に取り付けられている。この出力端子金具に対しては、外部装置に接続される接続コード（リード線）が、その端部に取付けられた接続端子金具を介して電気的に接続されるように構成されている。このような端子接続構造を有するガスセンサユニットとしては、素子に取り付けられる出力端子金具に筒状のソケット端子部を形成しておく一方、接続コードの端部の接続端子金具に筒状の接続端子部を形成しておき、これをその先端の挿入先端部からソケット端子部内に挿入し、挿入後においてはバネ性によって端子相互間を径方法に圧接させることで電気的接続を確保するようにしたものがある（特許文献１）。

このものにおける出力端子金具及び接続端子金具（キャップ端子部材）を取り出して説明すると、図１３に示したように形成されている。図１３は右側を断面とする正面図である。まず、接続コードの端部の接続端子金具５１は、金属板から形成され、その接続端子部（挿入部）５２は円筒状に形成されている。ただし、その先後の間は縮径された括れ部（くびれ部）５４をなしている。他方、センサの出力端子金具３１は、金属板を曲げて一側が軸線ないし長手方向に沿ってスリット状に開口された筒状に成形されており、その先端（図示下端）寄り部位の小径円筒部３２が素子の内側に挿入された際に素子の内面の電極に圧接させられる電極接触部とされ、それより基端（後端）側が接続端子金具５１の接続端子部５２が挿入される筒状のソケット端子部３６とされている。そして、このソケット端子部３６における内周面のうち、挿入口側の開口の端部３７又はその端部寄り部位には、通電用凸部（ダボないし突起）３８が周方向に略等角度間隔で数箇所（例えば３箇所）内向きに突出形成されており、挿入される接続端子部５２の括れ部５４より後方（図示上方）の通電用大径部５５の外周面に、この通電用凸部３８が局所的に強く圧接されるようにされている。

また、ソケット端子部３６における内周面のうち、挿入口側の開口端３７から離間する方向の部位であって、通電用凸部３８より奥所には、挿入された接続端子部５２の離脱（抜け）防止のための抜け止め用突出部（内側屈曲部）３９が、周方向に略等角度間隔で数箇所（例えば３箇所）内側に突出するように形成されている。この抜け止め用突出部３９は、自身のバネ性によって、接続端子部５２の挿入過程ではその先端の先端挿入部５３にて外側に押されるように変形し、接続端子部５２が挿入された際においては括れ部５４に嵌り込んで抜け止めをなすように形成されている（図１４−Ｄ参照）。

このような端子接続構造では、ソケット端子部３６内に対して接続端子部５２が挿入された際に、通電用凸部３８が接続端子部５２の後端の通電用大径部５５の外周面に圧接されて出力端子金具３１と接続端子金具５１間の電気的接続がなされると共に、抜け止め用突出部３９が括れ部５４に嵌り込んで接続端子部５２が抜け止め状に保持される。このため、図１３に示したように、接続端子部（挿入部）５２の括れ部５４の先後に位置する先端挿入部５３及び通電用大径部５５の外径Ｄｇ、およびソケット端子部３６の複数の通電用凸部３８の先端に内接する仮想円の直径Ｄｎ１、さらに、抜け止め用突出部３９の先端に内接する仮想円の直径Ｄｎ２は、接続端子部５２の挿入前においては、それぞれ次のような関係に設定されている。すなわち、直径Ｄｎ１は、圧接を確保するため、外径Ｄｇより小さくされている。また、直径Ｄｎ２は、抜け止めをなすため、外径Ｄｇより小さくされている。なお、ソケット端子部３６の筒状部の内径Ｄｎ０は、接続端子部５２の外径Ｄｇと同じか、それより若干大き目とされている。

このような寸法関係にある、ソケット端子部３６内に対し、接続端子部５２を挿入する過程について、図１４に基づいて説明する。この挿入においては、図１４−Ａに示したように、まず、接続端子部５２の大径をなす挿入先端部５３における先端面と外周面とのなす角部が、ソケット端子部３６の内周面に内向きに突出するように形成された通電用凸部３８に衝突する。そして、接続端子部５２の挿入先端部５３の外周面が圧接状態で、通電用凸部３８を乗り越え、続いて、その通電用凸部３８が接続端子部５２の括れ部５４に嵌り込む（図１４−Ｂ参照）。さらに挿入されることで、接続端子部５２の括れ部５４より基端側の大径部である通電用大径部５５の外周面と括れ部５４とをつなぐテーパ部（角部）が、ソケット端子部３６の通電用凸部３８に衝突する（図１４−Ｃ参照）。次に、そのテーパ部が通電用凸部３８を乗り越えると、その通電用凸部３８は接続端子部５２の通電用大径部５５の外周面において圧接状となって相対的にその通電用大径部５５の基端側に摺動し、例えば、通電用大径部５５の基端（根元）の外周面に形成されたフランジが、ソケット端子部３６の挿入側の開口端３７に衝突して止まり、挿入が完了する（図１４−Ｄ参照）。一方、この挿入完了に至る、ソケット端子部３６の通電用凸部３８が、接続端子部５２の基端側の通電用大径部５５の外周面を相対的にその基端側に摺動する過程では、接続端子部５２の挿入先端部５３における先端面と外周面とのなす角部（テーパ部）が、ソケット端子部３６の抜け止め用突出部３９に衝突し（図１４−Ｃ参照）、これをそのバネ性に抗して外側に押し広げ、接続端子部５２のソケット端子部３６内への挿入が完了すると同時に、その挿入用大径部が抜け止め用突出部３９を乗り越え、抜け止め用突出部３９は接続端子部５２の括れ部５４にバネ性によって元の形に戻るように変形して嵌り込む（図１４−Ｄ参照）。
特開２００５−１０１５６

従来のガスセンサユニットにおいては、前記したような過程を経て、ソケット端子部３６内に接続端子部５２が挿入されるため、まず、その挿入開始時には、ソケット端子部３６の通電用凸部３８が、接続端子部５２の挿入先端部５３における先端面と外周面とのなす角に、激しく衝突することになる（図１４−Ａ参照）。このため、その通電用凸部３８には変形や傷が発生することがあり、挿入後において、通電用凸部３８が接続端子部５２の通電用大径部５５の外周面に十分な力で圧接されることができず、接続不良ないし通電不良が発生する危険性があった。

また、前記した挿入過程において、これに携わる作業者は、その挿入の完了すなわち端子間の接続の終了を次のようにして了知していた。というのは、その挿入過程上、接続端子部５２の挿入の終了直前に、接続端子部５２の挿入先端部５３の外周面がソケット端子部３６の抜け止め用突出部３９を乗り越えるのと同時に、その抜け止め用突出部３９が接続端子部５２の括れ部５４に変形が開放されるように嵌り込むが、その際には、「カチ」という音を聞くことができる。また同時に、衝突が手に伝わることから、この音及び感触により挿入完了を了知していた。すなわち、従来、抜け止め用突出部が括れ部に嵌り込む際に発生する音と感触が、その挿入完了の合図となっていたわけである。ところが、前記した従来の端子接続構造では、接続端子部５２をセンサに取り付けられた出力端子金具３１のソケット端子部３６に挿入し始める際において、接続端子部５２の大径をなす挿入先端部５３が、ソケット端子部３６の通電用凸部３８に衝突してこれを乗り越える際（図１４−Ｂ参照）にも、前記したのと同様或いは近似した音と感触が得られることから、その時点で挿入完了と勘違いを起こす危険性があり、結果として不完全な端子の接続（挿入不良）を招き、接続端子部５２のソケット端子部３６に対する接続不良を発生させる危険性があった。

本発明は、こうした従来のガスセンサユニットにおける問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、センサの出力端子金具と接続コードの接続端子金具との、そのソケット端子部及び接続端子部間の接続において、ソケット端子部における通電用凸部の変形や傷付きによる接続不良の発生を防止すること、さらには、接続端子部の挿入完了の勘違いに起因する接続不良の発生を防止することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、有底筒状をなすガス検出素子を備えたガスセンサであって、そのガス検出素子の内面に形成された電極に、出力信号を外部に出力するための出力端子金具が接続され、しかも、その出力端子金具が備える筒状のソケット端子部内に対し、
前記出力信号を外部に送信するための接続コードの端部に取付けられた接続端子金具が備える筒状の接続端子部を、その先端側の挿入先端部から挿入することによって、前記出力端子金具と該接続端子金具間の電気的接続がなされるように構成されたガスセンサユニットであって、
前記接続端子部は、その先端側の挿入先端部より後端側に、この挿入先端部より外径が小さい括れ部を介してこの括れ部より外径が大きい通電用大径部を備えている一方、
前記ソケット端子部は、その挿入口側の開口端又は開口端寄り部位の内周面に、該接続端子部の前記通電用大径部の外周面に圧接されるように内向きに突出する通電用凸部を周方向に間隔をおいて複数備えていると共に、この通電用凸部より前記開口端から離間する方向の部位の内周面に、自身のバネ性によって、前記括れ部に嵌り込んで抜け止めをなすように、内向きに突出する抜け止め用突出部を周方向に間隔をおいて複数備え、
前記挿入先端部の外径をＤｇ１とし、前記通電用大径部の外径をＤｇ２としたとき、
Ｄｇ１とＤｇ２が、Ｄｇ１＜Ｄｇ２となるようしたことを特徴とする。

そして、請求項２記載の発明は、有底筒状をなすガス検出素子を備えたガスセンサであって、そのガス検出素子の内面に形成された電極に、出力信号を外部に出力するための出力端子金具が接続され、しかも、その出力端子金具が備える筒状のソケット端子部内に対し、
前記出力信号を外部に送信するための接続コードの端部に取付けられた接続端子金具が備える筒状の接続端子部を、その先端側の挿入先端部から挿入することによって、前記出力端子金具と該接続端子金具間の電気的接続がなされるように構成されたガスセンサユニットであって、
前記接続端子部は、その先端側の挿入先端部より後端側に、この挿入先端部より外径が小さい括れ部を介してこの括れ部より外径が大きい通電用大径部を備えている一方、
前記ソケット端子部は、前記接続端子部が挿入された際において、その挿入口側の開口端又は開口端寄り部位の内周面に、該接続端子部の前記通電用大径部の外周面に圧接されるように内向きに突出する通電用凸部を周方向に間隔をおいて複数備えていると共に、この通電用凸部より前記開口端から離間する方向の部位の内周面に、自身のバネ性によって、前記接続端子部の挿入過程ではその挿入先端部にて外側に押されるように変形し、該接続端子部が挿入された際においては前記括れ部に嵌り込んで抜け止めをなすように、該接続端子部が挿入される前において、内向きに突出する抜け止め用突出部を周方向に間隔をおいて複数備えており、
前記ソケット端子部内に対して前記接続端子部が挿入された際に、前記通電用凸部が該接続端子部の前記通電用大径部の外周面に圧接されて前記出力端子金具と該接続端子金具間の電気的接続がなされると共に、前記抜け止め用突出部が前記括れ部に嵌り込んで前記接続端子部が抜け止め状に保持されるように構成されているものにおいて、
前記挿入先端部の外径をＤｇ１とし、前記通電用大径部の外径をＤｇ２としたとき、
Ｄｇ１とＤｇ２が、Ｄｇ１＜Ｄｇ２となるようしたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のガスセンサユニットにおいて、前記接続端子部が挿入される方向から見て、前記した複数の通電用凸部の先端に内接する仮想円の直径をＤｎ１としたとき、
Ｄｇ１、Ｄｎ１が、Ｄｇ１≦Ｄｎ１となるようしたことを特徴とするガスセンサユニットである。また、請求項４に記載の発明は、前記挿入先端部が先細りテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサユニットである。そして、請求項５に記載の発明は、前記接続端子部が前記ソケット端子部内に挿入されて、前記抜け止め用突出部が前記括れ部に嵌り込んだとき、前記抜け止め用突出部が該括れ部の外周面を圧接しないように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスセンサユニットである。

請求項６に記載の発明は、前記抜け止め用突出部が、前記ソケット端子部の前記開口端側において繋がる形で、かつ外周面側から見てコ字状又はＵ字状をなす切り欠き線で切り欠かれてなる切り欠き片を該ソケット端子部の内周面において内向きに突出させたものとされ、しかも、その抜け止め用突出部は前記開口端から離間する方向に向かうにしたがって前記ソケット端子部の内周面において大きく突出するようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサユニットである。また、請求項７に記載の発明は、前記抜け止め用突出部が、前記ソケット端子部の内周面において内向きに突出した凸部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサユニットである。

請求項８に記載の発明は、前記抜け止め用突出部は、前記ソケット端子部の軸線方向に略直交する方向に延びる切り欠き線よりも前記開口端側であって該切り欠き線に沿う部位を含む該開口端側部位が、前記ソケット端子部の内周面において内向きに突出する凸部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサユニットである。また、請求項９に記載の発明は、前記抜け止め用突出部は、前記ソケット端子部の軸線方向に沿って、所定間隔をおいて並行して延びる切り欠き線に挟まれた部位が前記ソケット端子部の内周面において内向きに突出する凸部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサユニットである。

請求項１又は２記載の本発明のガスセンサユニットにおいては、接続端子部における挿入先端部の外径Ｄｇ１が通電用大径部の外径Ｄｇ２より小さくされているため、接続端子部がソケット端子部内に挿入される過程において、その挿入先端部がソケット端子部の通電用凸部に衝突するとしても、従来のようにＤｇ１とＤｇ２とが同じである場合に比べると、その際の衝撃を緩和ないし小さくできる。このため、その通電用凸部が、接続端子部の通電用大径部の外周面に圧接される前に変形や傷を受けるとしても、その変形等を小さくできるから、その分、挿入をし終えた段階において、通電用凸部が接続端子部の通電用大径部の外周面に安定して圧接される。

また、請求項３記載の本発明のガスセンサユニットにおいては、上記のように、Ｄｇ１≦Ｄｎ１としたことから、接続端子部がソケット端子部内に挿入される過程において、その挿入先端部が通電用凸部に従来のように衝突することはない。したがって、その通電用凸部が、接続端子部の通電用大径部の外周面に圧接される前に変形や傷を受けることを防止できるため、挿入をし終えた段階においては、通電用凸部は接続端子部の通電用大径部の外周面に安定して圧接される。かくして、接続不良ないし通電不良の発生防止効果の高いガスセンサユニットとなすことができる。

さらに、請求項３記載の本発明のガスセンサユニットにおいては、接続端子部がソケット端子部内に挿入される過程において、「カチ」という音及びそれより得られる感触は、その挿入先端部が通電用凸部に衝突しないため、接続端子部の挿入の終了直前又は終了時に抜け止め用突出部が括れ部に嵌り込む際に発生する一回のみとすることができる。すなわち、従来のように、接続端子部をソケット端子部に挿入し始める際において、接続端子部の大径をなす挿入先端部が、ソケット端子部の通電用凸部に衝突してこれを乗り越える際に得られる音と感触をもって、挿入完了と勘違いを起こしてしまうといった危険性を解消できる。したがって、接続端子部の挿入完了の勘違いに起因する接続不良の発生を防止できるという特有の効果が得られる。なお、請求項４に記載の発明のように、前記挿入先端部が先細りテーパ状に形成されているものでは、より円滑な挿入が得られる。

前記接続端子部が前記ソケット端子部内に挿入されて、前記抜け止め用突出部が前記括れ部に嵌り込んだとき、前記抜け止め用突出部が該括れ部の外周面を圧接しているときは、この圧接による反力により、通電用凸部は接続端子部の通電用大径部の外周面から外方に引き離される力を受けることになる。したがって、通電用凸部の接続端子部の通電用大径部の外周面に対する圧接力（面圧）が弱められる。これに対して請求項５に記載の発明では、抜け止め用突出部が括れ部の外周面を圧接しないことから、通電用凸部による接続端子部の通電用大径部の外周面に対する圧接力が弱められることがないので、電気的接続の信頼性が高められる。

請求項６又は７に記載のような抜け止め用突出部とした場合には、その形成が容易となる。一方、 請求項６に記載のような抜け止め用突出部では、それがいわば片持ち梁状となるため、変形がしやすい反面、接続端子部の挿入、引抜が繰り返し行われると、抜け止め用突出部自体のバネ性が低下したり、それに塑性変形が起きやすくなるため、スプリングバック（ソケットの内径方向の復元量）が低減する。その結果として、抜け止めをなす掛代が低減することから、抜け止力の低下を招く危険性がある。これに対して、請求項７に記載の抜け止め用突出部とすることで、それ自体の剛性が増大することから、こうした問題を小さくできるため、抜け止の安定性を高めることができる。しかも、この抜け止め用突出部は挿入完了時の音と感触の発生作用をなすところであり、その作用の低減も防止される。また、請求項８又は９に記載の抜け止め用突出部とした場合も同様の効果が得られる。

本発明に係るガスセンサユニットを具体化した実施の形態例について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、ガスセンサの出力用端子金具のソケット端子部に、出力信号を外部に送信するための接続コードの端部に取り付けられた接続端子金具のプラグ端子を挿入、接続してなるガスセンサユニットの正面縦断面図であり、図２はその要部拡大図であり、図３は接続端子部の挿入前の状態を説明する断面図である。図中、１は、ガスセンサユニットをなすガスセンサである。このものは、その軸線Ｇ方向の中間部が大径で同軸段付状に形成された筒状をなす金具本体２、その本体２内側に、配置、固定された有底筒状の検出素子１５、後方（図示上方）の円筒状をなす内部保護用のスリーブ（包囲体）２５内に配置された出力端子金具（端子部材）３１、そして、検出素子１５のうち、金具本体２の先端から突出している先端１５ａ側（図示下端側）の検出部を覆っている、通気孔１２ｃ付きの素子保護キャップ１２等からなり、次のように構成されている。

金具本体２は、例えば、ＳＵＳ４３０からなり、先端側（図下端側）の内面が小さい円断面に形成された小径空孔３を備えており、その小径空孔３の図示上端部には上向き拡径状のテーパーをなす内周段部４が周設され、さらに内周段部４より後方（図上方）には円断面でストレートの円筒内周面５が形成されている。そして、円筒内周面５の後方には、上向きに拡径状のテーパ面６を介して、内周面８が円筒内周面５より拡径されてなる円筒部７を備えている。そして、この円筒部７における後端寄り部位は薄肉部７ｂとされ、センサ１の軸線Ｇと同軸の円筒状態から、図示しないダイスで先端側に押されて、内側に押し曲げられると同時に先端側に圧縮変形されている。ただし、この円筒部７の内側には、スリーブ２５の先端部に形成されたフランジ２８を配置し、そのフランジ２８の後端向き面に、金属線製のＯリングパッキング３０を介在させ、円筒部７の薄肉部７ｂを圧縮変形した際に、そのフランジ２８を先端側に押し、フランジ２８より先端側に配置されたシール材（例えば滑石粉末）２１を圧縮している。このように圧縮することで金具本体２の内側に内挿された検出素子１５のシール性を確保して固定している。なお、検出素子１５は、長手（軸線Ｇ）方向の中間寄り部位に、外周面に沿って大径の外周凸部（フランジ）１６を備えており、この外周凸部１６を、金具本体２内の内周段部４に、板パッキング１３を介して支持させる一方、この外周凸部１６の基端（後端）側には金属（Ｎｉ）線製のリングパッキング１８が配置されている。シール材２１は、このパッキング１８の図示上の環状空間に充填されて圧縮されている。

なお、金具本体２における円筒内周面５に対応する外側には、排気管Ｈへの取付け用（ねじ込み用）の六角部９を膨拡状に備えている。そして、六角部９の下部である小径空孔３の外周には排気管（ネジ孔）Ｈへの取付け用の雄ねじ１０を備えている。また、図中Ｗは、ねじ込み時のシール用ワッシャである。そして、この雄ねじ１０の先端寄り部位内側であって、小径空孔３の先端には、雄ねじ１０と同心（同軸）で環状をなし、軸線Ｇに垂直な面をなす先端向き端面を備え、その外側には外径が雄ネジ１０の谷径より若干小径で、薄肉の円筒部からなるカシメ用筒部（円筒部）１１を備えており、このカシメ用筒部１１の内側に、素子保護キャップ１２を配置し、金属製リングパッキング１４を介してこのカシメ用筒部１１の先端寄り部位を内側（軸線Ｇ側）に折り曲げるとともに、後端側（図１上方）に向けて圧縮変形するカシメによって、その固定をしている。

さて、出力端子金具（端子部材）３１は、本形態ではスリーブ２５内に配置されており、詳しくは次に述べるが、図４に示したように金属製（例えばＮＣＦ７１８製）の薄板を円筒状に曲げるなどして形成されており、金具本体２内に素子１５及びスリーブ２５を固定した後、スリーブ２５内にその端部開口から挿入され、先端寄り部位の小径円筒部（内部接続端子）３２を、素子１５の内面の図示しない基準電極層に圧接させている。すなわち、本形態において、この出力端子金具３１は、金属板を曲げて一側がセンサ１の軸線Ｇに沿ってスリット状の開口（スリット）Ｓ１、Ｓ２を有する径違いの円筒状に成形されている（図４参照）。そして、その先端側の小径円筒部３２が素子１５の内側に挿入された際に、その内面の電極（基準電極層）に圧接させられる電極接触部とされている。この小径円筒部３２は、自由状態においてはその外径が素子１５の内径より大きく設定されており、その内周面に挿入することで、スリットＳ１、Ｓ２によるバネ性によてその内面の電極に圧接させられるように形成されている。

そして、この小径円筒部３２より基端側（図１上端側）に対し、テーパー状の半筒部３４を介して、小径円筒部３２と略同心でそれより大径の円筒部からなるソケット端子部３６を備えている。このソケット端子部３６は、自由状態においてその外径がスリーブ２５のうちの図示上端寄りの内向きフランジ２９の内径と同じか若干小さ目とされている。このソケット端子部３６はその内側に、出力信号を外部（ＥＣＵ）に送信するための接続コード４１の端部に取付けられた接続端子金具５１が備える筒状の接続端子部５２が挿入されるところである。この接続端子金具５１の詳細は後述するが、それに形成された接続端子部５２は、径違い円筒状に形成され、その先端側の挿入先端部５３より後端側に、この挿入先端部５３より外径が小さい括れ部５４を介してこの括れ部５４より外径が大きい通電用大径部５５を備えており、本例では、挿入先端部５３の外径Ｄｇ１が４．２ｍｍとされ、括れ部５４の外径Ｄｇ０が３．３ｍｍとされ、通電用大径部５５の外径Ｄｇ２が４．７ｍｍとされている。なお、本形態では挿入先端部５３は先細りテーパ状に形成されている。

一方、ソケット端子部３６における内周面のうち、挿入口（図１上端）側の開口の端部３７又はその端部寄り部位には、球面突起状又は円錐突起状をなす通電用凸部３８が周方向に略等角度間隔で数箇所（例えば３箇所）内向きに突出形成されている（図５、図８参照）。この通電用凸部３８は、例えば、出力端子金具３１の素材をなす金属板の成形時（曲げ加工前）にプレスにより形成される。そして、出力端子金具３１がスリーブ２５内に配置された後、接続端子部５２が挿入される前において、接続端子部５２の挿入方向から見た、通電用凸部３８の先端に内接する軸線Ｇ回りの仮想円Ｅ１の直径Ｄｎ１は、本例では４．３ｍｍとされている。しかして、接続端子部５２が挿入される際には、挿入先端部５３及び括れ部５４は、この通電用凸部３８に衝突することなく摺り抜けるが、通電用大径部５５はこの通電用凸部３８に衝突した後、圧接状態となって摺動し、挿入後においては通電用大径部５５の外周面にこの通電用凸部３８が局所的に強い面圧にて圧接されるようにされている。

また、ソケット端子部３６における内周面のうち、挿入口側の開口端３７から離間する方向の部位であって、通電用凸部３８より奥所には、挿入された接続端子部５２の離脱（抜け）防止のための抜け止め用突出部３９が、周方向に略等角度間隔で数箇所（例えば３箇所）内側に突出するように形成されている（図５参照）。この抜け止め用突出部３９は、自身のバネ性によって、接続端子部５２の挿入過程ではその挿入先端部５３にて外側に押されるように変形し、接続端子部５２が挿入された際においては括れ部５４に嵌り込んでそれの抜け止めをなすように形成されている。本形態では、この抜け止め用突出部３９は、ソケット端子部３６をなす筒状の壁のうち、開口端３７側において繋がる形で、外周面側から見てコ字状又はＵ字状をなす切り欠き線で切り欠かれてなる切り欠き片を、ソケット端子部３６の内周面３６ｂにおいて内向きに突出するように起こしてなるものとされている。ただし、抜け止め用突出部（切り欠き片）３９は、開口端３７から離間する方向に向かうにしたがって、ソケット端子部３６の内周面３６ｂにおいて大きく突出する傾斜状を呈している。このソケット端子部３６の抜け止め用突出部３９の先端（突出先端）に内接する軸線回りの仮想円Ｅ２の直径Ｄｎ２は、接続端子部５２を挿入する前においては、挿入先端部５３の外径Ｄｇ１より小さいが、括れ部５４の外径Ｄｇ０よりは大きいか、それと同じとされている。しかして、接続端子部５２がソケット端子部３６内に挿入されて、抜け止め用突出部３９が括れ部５４に嵌り込んだとき、抜け止め用突出部３９が括れ部５４の外周面を圧接しないように形成されている。なお、ソケット端子部３６の内周面３６ｂにおける直径Ｄｎ０は、接続端子部５２の通電用大径部５５の外径と同じか若干小さ目とされている。

なお、本形態のセンサ１では、出力端子金具３１は、素子１５の後端寄り部位から後方に突出するように外嵌された絶縁材からなる円筒状のスリーブ２５内に配置されている。そして、その配置における位置決め及び固定（抜け止め）は、本形態では、ソケット端子部３６の開口端３７の外周に外歯状の端フランジ３７ｆを設け、この端フランジ３７ｆをスリーブ２５の端面２５ｂに係止させる一方、ソケット端子部３６の抜け止め用突出部３９よりさらに奥所であってその外周面に対し、突出状に板片（外側屈曲部）４０を適数（本例では３箇所）設け、この板片４０をスリーブ２５の後端寄り部位内周面に設けられた内向きフランジ２９の先端向き面２９ｂに対して抜け止めさせるようになっている。なお、この板片４０は、上記した抜け止め用突出部３９と比べると、これがソケット端子部３６に外側に突出状に設けられている点と、その突出先端が図１における上方を向いている点を除けば同じ構造のものである。しかして、出力端子金具３１をスリーブ２５内に挿入して、その先端の小径円筒部３２を素子１５の内面に挿入する際、その板片４０はスリーブ２５の内向きフランジ２９の内周面にて軸線Ｇ側に押付けられるが、挿入をし終えた時点で、端フランジ３７ｆをスリーブ２５の端面２５ｂに係止させると同時に、内向きフランジ２９の先端向き面２９ｂを超えて外方に自身のバネ性により復元して、スリーブ２５から外れないようにされている。

さて一方、接続端子金具５１は、出力信号を外部に送信するための接続コード４１の端部に取付けられており、本形態ではＳＵＳ３１０製の薄板からなり、円環板状のベース部位５１ｂの中央に筒状の接続端子部５２が突出状に形成されたものとされている。接続端子部５２の各部については上述したとおりであるが、本形態の接続端子金具５１は上記したセンサ１におけるスリーブ２５に外嵌されるキャップ部５７が、ベース部位５１ｂの周縁において接続端子部５２を包囲するようにスカート状に設けられている（図６、図７参照）。ただし、その一側は、接続コード４１の端部（芯線端部）とのカシメ部５８をなすように横向きに延びている。また、キャップ部５７の適所にはスリット５７ｂが設けられており、しかも、その内周面には適所に内向きに突出する凸部５９が設けられており、スリーブ２５の端面２５ｂ側から外嵌した際に、凸部５９がキャップ部５７のバネ性によりスリーブ２５の端面２５ｂ寄り部位をその外周面から挟み付けるように形成されている。なお、接続端子金具５１の外側には、ゴム製の絶縁保護キャップ６０がカバーするように設けられている。この絶縁保護キャップ６０は、接続端子金具５１を包囲するように保持すると共に、接続端子部５２をセンサ１の出力端子金具３１内に挿入した際に、スリーブ２５の外周面に圧入状に外嵌めされるように形成されている。

上記したセンサ１と、出力端子金具５１等からなる本形態のガスセンサユニットにおいては、ガスセンサ１におけるソケット端子部３６内に対して、接続端子金具５１の接続端子部５２が挿入された際には、通電用凸部３８が接続端子部５２の通電用大径部５５の外周面に圧接され、それによって出力端子金具３１と接続端子金具５１間の電気的接続がなされる（図１、図２参照）。同時に、ソケット端子部３６の抜け止め用突出部３９が接続端子部５２の括れ部５４に嵌り込んで接続端子部５２が抜け止め状に保持される。そして、本形態では、挿入先端部５３の外径Ｄｇ１と、通電用大径部５５の外径Ｄｇ２とが、Ｄｇ１＜Ｄｇ２であり、しかも、このＤｇ１と、通電用凸部３８の先端に内接する軸線Ｇ回り仮想円Ｅ１の直径Ｄｎ１とが、Ｄｇ１＜Ｄｎ１と設定されている。このため、接続端子部５２がソケット端子部３６内に挿入される過程においては、図９−Ａに示したように、基本的に、その挿入先端部５３がソケット端子部３６の通電用凸部３８に衝突することなく、ソケット端子部３６内に入り込む。したがって、その通電用凸部３８が、接続端子部５２の通電用大径部５５の外周面に圧接される前に変形や傷を受けることがない。そしてその後は、図９−Ｂに示したように、通電用大径部５５の先端部外周縁部が通電用凸部３８に衝突し、通電用大径部５５の外周面を通電用凸部３８の先端部が圧接状態で摺動し、図９−Ｃに示したようにして、抜け止め用突出部３９が括れ部５４に嵌り込んで、その挿入をし終える。かくして、通電用凸部３８は変形や傷を受けることなく接続端子部５２の通電用大径部５５の外周面に安定して圧接されることから、接続不良ないし通電不良の発生のないガスセンサユニットとなすことができる。

加えて、上記形態においては、Ｄｇ１＜Ｄｎ１とされているため、接続端子部５２がソケット端子部３６内に挿入される過程において、その挿入先端部５３が通電用凸部３８に衝突することもないから、この通電用凸部３８が括れ部５４に嵌り込むことによる「カチ」という音もない。したがって、挿入完了の合図をなすところの、「カチ」という音及びそれより得られる感触は、接続端子部５２の挿入の終了時に、抜け止め用突出部３９が括れ部５４に嵌り込む際に発生する一回のみとすることができる。したがって、従来のように、接続端子部５２をソケット端子部３６に挿入し始める際において、接続端子部５２の大径をなす挿入先端部５３が、ソケット端子部３６の通電用凸部３８に衝突してこれを乗り越える際に得られる音と感触をもって、挿入完了と勘違いを起こしてしまうような危険性を解消できる。すなわち、接続端子部５２の挿入完了の勘違いに起因する接続不良の発生を防止できる。なお、上記形態においては、Ｄｇ１＜Ｄｎ１としたが、Ｄｇ１＝Ｄｎ１であっても同様の効果が得られる。

なお、上記形態では、Ｄｇ１＜Ｄｎ１としたが、Ｄｇ１＞Ｄｎ１としても、Ｄｇ１＜Ｄｇ２であるかぎり、接続端子部５２の挿入先端部５３がソケット端子部３６の通電用凸部３８に衝突することにはなるものの、Ｄｇ１がＤｇ２と同じ場合に比べると、挿入後の圧接状態が同じである場合には、Ｄｇ２よりＤｇ１が小さい分、その衝撃を緩和ないし小さくできる。したがって、通電用凸部３８が、接続端子部５２の通電用大径部５５の外周面に圧接される前に変形や傷を受けるとしても、その変形等を小さくできるという効果が得られる。

さらに、上記形態では、接続端子部５２がソケット端子部３６内に挿入されて、抜け止め用突出部３９が括れ部５４に嵌り込んだとき、抜け止め用突出部３９が括れ部５４の外周面を圧接しないように形成されている。すなわち、ソケット端子部３６の抜け止め用突出部３９の先端に内接する軸線回りの仮想円Ｅ２の直径Ｄｎ２は、接続端子部５２を挿入する前においては、挿入先端部５３の外径Ｄｇ１より小さいが、括れ部５４の外径Ｄｇ０よりは大きいか、それと同じとされている。このため、接続端子部５２の挿入後において、通電用凸部３８による接続端子部５２の通電用大径部５５の外周面に対する圧接力が弱められることがないので、電気的接続の信頼性が高められる。

また、上記形態のものでは、接続端子部５２の先端挿入部５３を先細りテーパ状に形成したため、ソケット端子部３６が偏心状態や傾斜して挿入されるような場合でも、挿入の円滑化が図られるので、通電用凸部３８に対する衝撃を低減できる。もっとも接続端子金具５１における接続端子部５２の先端挿入部５３は、図８中、２点鎖線で示したように、平行な（同径の）円筒部５３ｂからなるものとしてもよい。ただし、先端挿入部５３を平行な円筒部５３ｂとする場合には、その先端面と外周面との角になるべく大きいアール面取りを付けておくのが好ましい。また、括れ部５４と通電用大径部５５との境界に位置する先端向き面についても、先細りテーパ状に形成するか、通電用大径部５５の先端にはなるべく大きい面取りを付けておくのが好ましい。

本発明は、上記した実施の形態のものに限定されるものではなく、種々、変更して具体化できる。図１０は、抜け止め用突出部３９ｂの別例を示したものであり、ソケット端子部３６の内周面３６ｂにおいて内向きに突出するように押出してなる凸部としたものである。上記した実施の形態において例示した出力端子金具３１における抜け止め用突出部３９は、その形態からして、上記もしたように変形がしやすい反面、接続端子部５２の挿入、引抜が繰り返し行われると、抜け止め用突出部３９自体のバネ性が低下して塑性変形が起きやすくなるため、スプリングバックが低減する。その結果として、抜け止めをなす掛代（抜け止め用突出部３９の内向き突出量）が低減することから、抜け止力の低下を招く危険性がある。これに対して、図１０に示した形状の抜け止め用突出部３９ｂは、剛性が増大することから、こうした問題を小さくできるため、抜け止の安定性を高めることができる。なお図１０においては、抜け止め用突出部３９ｂのみが上記した実施形態と異なるだけであるため、その他の部位には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。以下においても同じである。

また、図１１に示したように、抜け止め用突出部３９ｃを形成してもよい。すなわち、図１１のＡに示したように、ソケット端子部３６をなす素材（金属板）において、ソケット端子部３６の軸線Ｇ方向に略直交する方向に所定長さで延びる切り欠き線Ｌ１で切断した後、図１１−Ｂに示したように、その切り欠き線Ｌ１を挟む開口端３７側であってこの切り欠き線Ｌ１に沿う部位を含むその開口端３７側部位を、ソケット端子部３６の内周面３６ｂにおいて内向きに突出するように外周面側から押し出してなる凸部とし、この凸部をもって抜け止め用突出部３９ｃとしたものである。さらに、図１２−Ａに示したように、ソケット端子部３６をなす素材（金属板）において、ソケット端子部３６の軸線Ｇ方向に沿って、所定間隔をおいて並行して延びる切り欠き線Ｌ２、Ｌ３で切断した後、図１２−Ｂに示したように、この切り欠き線Ｌ２、Ｌ３に挟まれた部位をソケット端子部３６の内周面３６ｂにおいて内向きに突出するように外周面側から押し出してなる凸部とし、これを抜け止め用突出部３９ｄとしてもよい。いずれも、片持ち状の抜け止め用突出部３９に比べると、剛性が増大することから、抜け止の安定性を高めることができる。

上記においては、出力端子金具３１のソケット端子部３６における通電用凸部３８及び抜け止め用突出部３９ともに、周方向に３箇所設けたものとして具体化したが、その数は、これに限定されるものではないし、周方向に不等角度間隔で設けてもよい。また、通電用凸部３８の形態は、上記においてはこれをソケット端子部３６の内周面において突出する半球面又は円錐状の凸部としたが、この形状、構造については、上記した抜け止め用突出部３９の別例（図１０〜図１２）の構造のものとしてもよいなど、接続端子部５２の通電用大径部５５の外周面に圧接されるされるように内向きに突出されたものである限り、適宜のものとすることができる。確実な通電を得るためには、食い込み状に圧接されるようにその先端が尖っているものとするとよい。

また、上記においては、出力端子金具３１は、金属板を筒状に曲げるなどして成形したものを例示し、その一側にスリットを有するものとして具体化したが、ソケット端子部３６も含め、このようなスリットのない、横断面において無端の環状（円環状など）を呈する筒状のものとしても具体化できる。さらに、スリットの幅が広く、筒状といっても、横断面においてＣ字状又はＵ字状などの有端をなす、一側が開放された筒状のものであってもよい。そして、接続端子金具５１についても、その接続端子部５２をこのような筒状のものに形成してもよい。

上記のガスセンサユニットをなすガスセンサとしては、スリーブ２５を備えたものにおいて具体化したが、本発明をなすセンサはスリーブ２５の有無に関係なく具体化できるし、酸素センサ以外の各種のガスセンサにおいて具体化できる。

本発明のガスセンサユニットの実施の形態の破断正面図。 図１の要部拡大図。 センサの出力端子金具のソケット端子部内に、接続端子金具のプラグ端子が挿入される前の一部省略破断正面図。 センサの出力端子金具の斜視図。 出力端子金具の通電用凸部を通る開口端側から見た拡大横断面図。 接続端子金具の接続コード接続前の拡大斜視図。 接続端子金具をその接続端子部の先端挿入部側から見た接続コード接続前の図。 出力端子金具のソケット端子部内に接続端子金具の接続端子部を挿入する前の説明用断面図。 出力端子金具のソケット端子部内に接続端子金具の接続端子部を挿入する過程の説明用断面図。 出力端子金具の抜け止め用突出部の別例を示す半断面図。 出力端子金具の抜け止め用突出部の別例を示す半断面図。 出力端子金具の抜け止め用突出部の別例を示す半断面図。 従来のガスセンサユニットにおいて、出力端子金具及び接続端子金具（キャップ端子部材）を取り出して説明する右側を断面とする半断面正面図である。 図１３において、ソケット端子部内に接続端子部を挿入する過程の説明用断面図。

符号の説明

１ ガスセンサ
１５ ガス検出素子
３１ 出力端子金具
３６ ソケット端子部
３６ｂ ソケット端子部の内周面
３７ ソケット端子部の挿入口側の開口端
３８ 通電用凸部
３９、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ 抜け止め用突出部
４１ 出力信号を外部に送信するための接続コード
５１ 接続端子金具
５２ 接続端子部
５３ 挿入先端部
５４ 括れ部
５５ 通電用大径部
Ｄｇ１ 挿入先端部の外径
Ｄｇ２ 通電用大径部の外径
Ｄｎ１ 複数の通電用凸部の先端に内接する仮想円の直径
Ｇ 軸線

Claims (9)

1. 有底筒状をなすガス検出素子を備えたガスセンサであって、そのガス検出素子の内面に形成された電極に、出力信号を外部に出力するための出力端子金具が接続され、しかも、その出力端子金具が備える筒状のソケット端子部内に対し、
   前記出力信号を外部に送信するための接続コードの端部に取付けられた接続端子金具が備える筒状の接続端子部を、その先端側の挿入先端部から挿入することによって、前記出力端子金具と該接続端子金具間の電気的接続がなされるように構成されたガスセンサユニットであって、
   前記接続端子部は、その先端側の挿入先端部より後端側に、この挿入先端部より外径が小さい括れ部を介してこの括れ部より外径が大きい通電用大径部を備えている一方、
   前記ソケット端子部は、その挿入口側の開口端又は開口端寄り部位の内周面に、該接続端子部の前記通電用大径部の外周面に圧接されるように内向きに突出する通電用凸部を周方向に間隔をおいて複数備えていると共に、この通電用凸部より前記開口端から離間する方向の部位の内周面に、自身のバネ性によって、前記括れ部に嵌り込んで抜け止めをなすように、内向きに突出する抜け止め用突出部を周方向に間隔をおいて複数備え、
   前記挿入先端部の外径をＤｇ１とし、前記通電用大径部の外径をＤｇ２としたとき、
   Ｄｇ１とＤｇ２が、Ｄｇ１＜Ｄｇ２となるようしたことを特徴とするガスセンサユニット。
2. 有底筒状をなすガス検出素子を備えたガスセンサであって、そのガス検出素子の内面に形成された電極に、出力信号を外部に出力するための出力端子金具が接続され、しかも、その出力端子金具が備える筒状のソケット端子部内に対し、
   前記出力信号を外部に送信するための接続コードの端部に取付けられた接続端子金具が備える筒状の接続端子部を、その先端側の挿入先端部から挿入することによって、前記出力端子金具と該接続端子金具間の電気的接続がなされるように構成されたガスセンサユニットであって、
   前記接続端子部は、その先端側の挿入先端部より後端側に、この挿入先端部より外径が小さい括れ部を介してこの括れ部より外径が大きい通電用大径部を備えている一方、
   前記ソケット端子部は、前記接続端子部が挿入された際において、その挿入口側の開口端又は開口端寄り部位の内周面に、該接続端子部の前記通電用大径部の外周面に圧接されるように内向きに突出する通電用凸部を周方向に間隔をおいて複数備えていると共に、この通電用凸部より前記開口端から離間する方向の部位の内周面に、自身のバネ性によって、前記接続端子部の挿入過程ではその挿入先端部にて外側に押されるように変形し、該接続端子部が挿入された際においては前記括れ部に嵌り込んで抜け止めをなすように、該接続端子部が挿入される前において、内向きに突出する抜け止め用突出部を周方向に間隔をおいて複数備えており、
   前記ソケット端子部内に対して前記接続端子部が挿入された際に、前記通電用凸部が該接続端子部の前記通電用大径部の外周面に圧接されて前記出力端子金具と該接続端子金具間の電気的接続がなされると共に、前記抜け止め用突出部が前記括れ部に嵌り込んで前記接続端子部が抜け止め状に保持されるように構成されているものにおいて、
   前記挿入先端部の外径をＤｇ１とし、前記通電用大径部の外径をＤｇ２としたとき、
   Ｄｇ１とＤｇ２が、Ｄｇ１＜Ｄｇ２となるようしたことを特徴とするガスセンサユニット。
3. 請求項１又は２に記載のガスセンサユニットにおいて、
   前記接続端子部が挿入される方向から見て、前記した複数の通電用凸部の先端に内接する仮想円の直径をＤｎ１としたとき、
   Ｄｇ１、Ｄｎ１が、Ｄｇ１≦Ｄｎ１となるようしたことを特徴とするガスセンサユニット。
4. 前記挿入先端部が先細りテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサユニット。
5. 前記接続端子部が前記ソケット端子部内に挿入されて、前記抜け止め用突出部が前記括れ部に嵌り込んだとき、前記抜け止め用突出部が該括れ部の外周面を圧接しないように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスセンサユニット。
6. 前記抜け止め用突出部が、前記ソケット端子部の前記開口端側において繋がる形で、かつ外周面側から見てコ字状又はＵ字状をなす切り欠き線で切り欠かれてなる切り欠き片を該ソケット端子部の内周面において内向きに突出させたものとされ、しかも、その抜け止め用突出部は前記開口端から離間する方向に向かうにしたがって前記ソケット端子部の内周面において大きく突出するようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサユニット。
7. 前記抜け止め用突出部が、前記ソケット端子部の内周面において内向きに突出した凸部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサユニット。
8. 前記抜け止め用突出部は、前記ソケット端子部の軸線方向に略直交する方向に延びる切り欠き線よりも前記開口端側であって該切り欠き線に沿う部位を含む該開口端側部位が、前記ソケット端子部の内周面において内向きに突出する凸部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサユニット。
9. 前記抜け止め用突出部は、前記ソケット端子部の軸線方向に沿って、所定間隔をおいて並行して延びる切り欠き線に挟まれた部位が前記ソケット端子部の内周面において内向きに突出する凸部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサユニット。
   
   

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