JP2008256544A - ガスセンサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】確実にキャップ端子を端子包囲部の内部に保持させ、ガスセンサからセンサキャップを取り外すことができるガスセンサユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】ガスセンサとガスセンサキャップ１５０とが着脱可能なガスセンサユニットであって、挿通孔１５２１ａには、自身の内壁から径方向内側に向かって突出し、キャップ端子１５１を支持するリブ１５２２ａを有し、端子包囲部１５２ａには、自身の後端部よりも先端部が径小であり、且つ先端部と後端部を繋ぐ連結部１５２３ａを有し、連結部１５２３ａは、リブ１５２２ａよりも先端側に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明はガス検出素子を有するガスセンサとこれに装着されガスセンサの出力を外部に伝えるセンサキャップとを組み合わせたガスセンサユニットに関する。

従来より、ガス検出素子を有するガスセンサとして、様々なものが提案されている。これらのガスセンサとしては、例えば、酸素イオン導電性のジルコニアからなるガス検出素子を有し、内燃機関の排気管に取付けられて、排気中の酸素濃度を検知するものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）

特許文献１のガスセンサユニット９００は、図８に示すようにガスセンサ１とセンサキャップ１００を備えており、ガスセンサ１とセンサキャップ１００とは着脱可能な形態とされている。
このうち、ガスセンサ１の主要な構成は、軸線方向に向かって延び、先端側が被測定ガスに晒される有底筒状のガス検出素子２と、ガス検出素子２の周囲を取り囲む主体金具３とを有している。このガス検出素子２は、外側電極４及び内側電極５を有しており、ガス検出素子２の後端側の内部に、内側電極５と接続し、ガス検出素子２からの出力信号を外部に出力する端子部材６が挿入されている。また、主体金具３の後方側には、ガス検出素子２の後端側及び端子部材６を取り囲み、主体金具３に保持されたセラミック包囲体７が備えられている。

他方、センサキャップ１００の主要な構成は、ガスセンサ１の端子部材６と接続し、出力信号を外部装置に送信するキャップ端子１０１と、キャップ端子１０１とセラミック包囲体７の後端側とを取り囲む挿通孔１１０を有する弾性部材（例えば、ゴム部材）からなる筒状の端子包囲部１０２とを有している。さらに、センサキャップ１００には、端子包囲部１０２から径方向外側に向かって突出し、キャップ端子１０１と接続するリード線１０３の周囲を覆うリード線包囲部１０４、端子包囲部１０２の径方向外側に向かって突出し、端子包囲部１０２の内部と外部とを連通する連通孔１１１を有するフィルタ包囲部１０５を有している。このフィルタ包囲部１０５の内部には、連通孔１１１を塞ぐように、通気性及び撥水性を有するフィルタ部材１０６が配置されている。
特開２００６−１６２５９７

ところで、このガスセンサユニット９００においては、ガスセンサ１からセンサキャップ１００を取り外す際、リード線包囲部１０４及びフィルタ包囲部１０５の先端面を、後端に向かう方向（図８の矢印の方向）に押圧する。このとき端子包囲部１０２の挿通孔１１０には、自身の内壁から径方向内側に向かって突出した係合部１０７が形成されており、係合部１０７にキャップ端子１０１を支持させる（または係止させる）ことで、キャップ端子１０１が端子包囲部１０２の内部に保持された状態でガスセンサ１からセンサキャップ１００が取り外される。

しかしながら、ガスセンサ１の出力信号を的確に取り出すために、ガスセンサユニット９００の形態で、端子部材６とキャップ端子１０１とを強固に当接させることがある。具体的には、端子部材６またはキャップ端子１０１に凹凸部や、切り込み部等を形成し、端子部材６とキャップ端子１０１とを係合させることがある。この形態のガスセンサユニット９００において、ガスセンサ１からセンサキャップ１００を取り外そうとすると、図９のように、係合部１０７がキャップ端子１０１に引っかかり、係合部１０７よりも先端側の端子包囲部１０２がたわんで（変形して）径方向外側に向かって広がることがある。これは、端子包囲部材１０２が弾性部材から形成されているのに対して、キャップ端子１０１は金属部材から形成されており、端子部材６とキャップ端子１０１との係合力よりも弱い力で係合部１０７がキャップ端子１０１を支持しているためである。そして、後端に向かう方向に押圧すればするほど（ガスセンサ１からセンサキャップ１００を取り外そうとすればするほど）端子包囲部１０２はどんどん外側に向かって広がり、最終的には、キャップ端子１０１を係合部１０７にて支持できなくなる虞がある。つまり、キャップ端子１０１が係合部１０７から外れてしまう虞がある。すると、図１０に示されるように、ガスセンサ１とキャップ端子１０１が一体となって端子包囲部１０２から外れてしまい、その結果、キャップ端子１０１のうち、リード部１０３の芯線との加締め部が変形したり、切れたりして最終的にはガスセンサの出力信号を取り出せなく虞がある。

本発明は、かかる現状を鑑みてなされたものであって、確実にキャップ端子を端子包囲部の内部に保持させ、ガスセンサからセンサキャップを取り外すことができるガスセンサユニットを提供することを目的とする。

その解決手段として、本発明のガスセンサユニットは、軸線方向に向かって延び、先端側が被測定ガスに晒される有底筒状のガス検出素子と、上記ガス検出素子の周囲を取り囲む主体金具と、絶縁性セラミックからなる筒状で、上記ガス検出素子の後端側の周囲を取り囲み、自身の後端側を主体金具の後端より突出させる形態で当該主体金具に保持されるセラミック包囲体と、上記ガス検出素子の内周面に形成した内側電極と接続し上記ガス検出素子からの出力信号を外部に出力する端子部材と、を有するガスセンサと、
上記ガスセンサの上記端子部材と接続し、上記出力信号を外部装置に送信するキャップ端子と、当該キャップ端子と上記セラミック包囲体の後端側とを取り囲む挿通孔を有する弾性部材からなる筒状の端子包囲部と、を有するガスセンサキャップと、を備え、前記ガスセンサと前記ガスセンサキャップとが着脱可能なガスセンサユニットであって、
前記挿通孔には、自身の内壁から径方向内側に向かって突出し、前記キャップ端子を支持する係合部を有し、前記端子包囲部は、自身の後端部よりも先端部が径小であり、且つ先端部と後端部を繋ぐ連結部を有し、該連結部は、前記係合部よりも先端側に配置されていることを特徴とする。

このように、端子包囲部に後端部と後端部よりも径小となる先端部とを繋ぎ、且つ係合部よりも先端側に配置された連結部を設ける。これにより、ガスセンサユニットのガスセンサからセンサキャップを取り外す際、連結部を押圧することで連結部を押圧する力の分力が径方向内側に向かって働くことになる。すると、係合部がキャップ端子に引っかかり、係合部よりも先端側の端子包囲部がたわんで（変形して）径方向外側に向かって広がろうとするが、その係合部よりも先端側にある連結部を押圧することで、端子包囲部が径方向外側に向かって広がることを防止でき、キャップ端子が係合部にて支持できなくなることを抑制できる。（キャップ端子が係合部から外れてしまうことを抑制できる。）その結果、ガスセンサとキャップ端子が一体となって端子包囲部から外れることを抑制でき、リード部の芯線との加締め部が変形したり、切れたりしてガスセンサの出力信号を取り出せなくことを抑制できる。

なお、端子包囲部をなす弾性部材としては、弾性を有する高分子材料を例示することができる。但し、端子包囲部の耐熱性や弾性等を考慮して、適宜の材質を選択することが好ましい。さらに、変形の容易性などを考慮すると、ゴム弾性を有する高分子材料を用いることが好ましい。具体的には、ネオプレンゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムなどの材料を用いることができ、耐熱性を要求される場合にはフッ素ゴムを用いるのが好ましい。

また、端子部材とキャップ端子とはガスセンサ素子の出力信号を取り出すために接続できる形態であればよく、例えば、端子部材が円筒形状を有し、且つキャップ端子が棒状を有し、端子部材の内部にキャップ端子を差し込む形態で接続しても良い。また、端子部材が棒状を有し、且つキャップ端子が円筒形状を有し、キャップ端子の内部に端子部材を差し込む形態で接続しても良い。

また、連結部は、端子包囲部の後端部と先端部を繋ぐ形態であればよく、例えば、先端側に向かうに連れて徐々に径方向内側に縮径するテーパ形状、凸のＲ形状や凹のＲ形状であっても良い。さらには、テーパ形状にさらに凸部が形成された形状であっても良い。さらに、「連結部が係合部よりも先端側に配置されている」とは、連結部と係合部が軸線方向において重なり部がある形態（いわゆる、連結部の後端が係合部の先端よりも後端側にある形態）でもよいが、連結部と係合部が軸線方向において重なり部がない形態（いわゆる、連結部の後端が係合部の先端よりも先端側にある形態）がより好ましい。なお、連結部の後端と係合部の先端との軸線方向の距離については適宜選択すればよい。

また、係合部は、端子包囲部の内壁から径方向内側に向かって突出している形態であればよく、例えば、係方向に平行に突出する形態であっても良いし、それよりも後端に向かって突出する形態でも良い。また、先端に向かうに連れて徐々に径方向内側に縮径する形態であっても良い。

さらに、本発明のガスセンサユニットは、係合部が先端に向かって径方向内側に縮径してなることが好ましい。端子包囲部は弾性部材からなり、射出成形にて一体に形成されることが多い。具体的には、端子包囲部の挿通孔を形成するコアと上型、下型の３つの冶具を組み合わせて端子包囲部の形状を有する内部空間を形成し、この内部空間に弾性部材を射出する。その後、上型、下型を取り外し、さらに、コアを抜き取ることで端子包囲部が形成される。この際、端子包囲部に一体に形成される係合部が先端に向かって径方向内側に縮径してなる形態であれば、コアを抜き取る時に係合部がコアに引っかかることが無く、係合部が端子包囲部から脱落することが防止できる。

そして、端子包囲部に形成される係合部が先端に向かって径方向内側に縮径する形態であっても、本発明のガスセンサユニットのように、端子包囲部に後端部と後端部よりも径小となる先端部とを繋ぎ、且つ係合部よりも先端側に配置された連結部を設けることで、端子包囲部が径方向外側に向かって広がることを防止でき、キャップ端子が係合部にて支持できなくなることを抑制できる。

さらに、本発明のガスセンサユニットは、係合部がセラミック包囲体と当接するリブの後端側向き面であることが好ましい。ガスセンサとの係合を強固にするため、端子包囲体の挿通孔の内壁から突出する形態でリブが設けられている。このリブは、ガスセンサとセンサキャップとが組みつけられたときにセラミック包囲体に当接することになる。このリブを係合部として用いることで、別途、係合部を設ける必要が無く、センサキャップを容易に形成することができる。なお、リブは、挿通孔の内壁から周方向にわたって突出するものが好ましい。さらに、リブは、１つでも良いが、よりガスセンサとの係合を強固にするために、複数箇所設けてもよい。

さらに本発明のガスセンサユニットは、連結部が先端側に向かうに径方向に縮径するテーパ面となっていることが好ましい。これにより、連結部を押圧する力の分力が的確に径方向内側に向かって働くことになるため、端子包囲部が径方向外側に向かって広がることをより確実に防止でき、キャップ端子が係合部にて支持できなくなることを抑制できる。

さらに本発明のガスセンサユニットは、連結部のテーパ面に垂直方向の領域に係合部が形成されていることが好ましい。これにより、連結部を押圧する力の方向に係合部が形成されていることになる。その結果、連結部を押圧する力の分力が的確に径方向内側に向かって働くと同時に、連結部を押圧する力が直接、係合部に働くため、キャップ端子が係合部にて確実に支持することができる。なお、「連結部のテーパ面に垂直方向の領域」とは、連結部の後端及び先端にテーパ面と垂直方向の仮想線を引いた場合の、２つの仮想線間の領域を指す。

なお、係合部が連結部のテーパ面に垂直方向の領域に一部でも形成されていれば良いが、係合部の全てが連結部のテーパ面に垂直方向の領域に形成されていることがより好ましい。また、係合部と連結部が共にテーパ面を有する場合に、係合部と連結部のテーパ面の角度が略同一であると連結部を押圧する力が減少せずに直接、係合部に働くため、キャップ端子が係合部にてより確実に支持することができる。

さらに、本発明のガスセンサユニットは、端子包囲部の後端部に径方向外側に向かって突出し、前記キャップ端子と接続するリード線の周囲を覆うリード線包囲部を有する形態であっても、端子包囲部に後端部と後端部よりも径小となる先端部とを繋ぎ、且つ係合部よりも先端側に配置された連結部を設けているので、係合部よりも先端側にある連結部を押圧することで、端子包囲部が径方向外側に向かって広がることを防止でき、キャップ端子が係合部にて支持できなくなることを抑制できる。

さらに、本発明のガスセンサユニットは、端子包囲部の後端部に径方向外側に向かって突出し、端子包囲部の内部と外部とを連通する連通孔を有するフィルタ包囲部を有し、該フィルタ包囲部の内部に通気性及び撥水性を有するフィルタ部材が該連通孔を塞ぐように配置されている形態であっても、端子包囲部に後端部と後端部よりも径小となる先端部とを繋ぎ、且つ係合部よりも先端側に配置された連結部を設けているので、係合部よりも先端側にある連結部を押圧することで、端子包囲部が径方向外側に向かって広がることを防止でき、キャップ端子が係合部にて支持できなくなることを抑制できる。

発明の実施形態１について、図面を参照しつつ説明する。図１は、実施形態１にかかるガスセンサユニット２００、およびこれを使用に供したときの様子を示す説明図である。この図１から理解できるように、本実施形態１にかかるガスセンサユニット２００は、ガスセンサ２１とこのガスセンサ２１の軸線Ｏ方向後端側（図１中、上方）に配置されたセンサキャップ１５０とからなる。このガスセンサユニット２００は、車両の排気管に、ガスセンサ２１の先端部分を排気管内に突出させる形態で締結し、排気ガス中の酸素濃度を計測する酸素センサである。

このうち、ガスセンサ２１は、図２に示すように、ガス検出素子２２、セラミック包囲体２３、端子部材２４、及び主体金具２５を備える。
なお、以下の説明では、軸線Ｏに沿う方向のうち、センサキャップの取り付けられる側を後端側とし、この逆側を先端側として説明する。

主体金具２５はＳＵＳ４３０からなり、円筒状に形成されている。この主体金具２５には、後述するガス検出素子２２の鍔部２２ｂを支持するための内周受け部２５ａであって、先端側（図２中、下方）に向かって縮径するテーパ形状の内周受け部２５ａが、内周面から径方向内側に突出する形態で周設されている。また、この主体金具２５の外側には、ガスセンサ２１を排気管に取付けるためのネジ部２５ｂが形成されており、このネジ部２５ｂの後端側（図２中、上方）には、ネジ部２５ｂを排気管に螺挿するための取付工具を係合させる六角部２５ｃが周設されている。また、主体金具２５の先端側には、後述するガス検出素子２２の先端部２２ａを覆うプロテクタ２６が取付けられている。プロテクタ２６は、金属製、円筒状の有底筒体で、排気管内の排気をガスセンサ２１の内部に導入するための通気孔２６ａを複数有している。

ガス検出素子２２は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、先端部２２ａが閉塞された有底で、軸線Ｏ方向に延びる円筒状を有している。このガス検出素子２１の外周には、径方向外向きに突出した鍔部２２ｂが設けられており、この鍔部２２ｂの先端側面と主体金具２５の内周受け部２５ａの表面との間に金属製のパッキン２７を介在させた状態で、ガス検出素子２２は主体金具２５内に配置されている。なお、ガス検出素子２２を構成する固体電解質としては、例えば、Ｙ２Ｏ３またはＣａＯを固溶させたＺｒＯ２が代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属または希土類金属の酸化物とＺｒＯ２との固溶体を使用しても良い。さらには、これにＨｆＯ２が含有されていても良い。

このガス検出素子２２の先端部２２ａには、外周面に外側電極２８が形成されている。この外側電極２８は、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。この外側電極２８は、鍔部２２ｂの先端側面まで設けられており、金属製のパッキン２７を介して主体金具２５に電気的に接続される。このため外側電極２８の電位は、主体金具２５から取り出すことができる。
一方、ガス検出素子２２の内周面にも、内側電極２９が形成されている。この内側電極２９も、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。

セラミック包囲体２３は、絶縁性セラミック（具体的には、アルミナ）からなり、円筒状を有している。このセラミック包囲体２３は、そのうちの肉厚とされた先端側部分２３ａが、ガス検出素子２２のうち、鍔部２２ｂよりも後端側の部分の周囲を取り囲む形態で、タルクから形成されたセラミック粉末３０と共に、ガス検出素子２２と主体金具２５との間に介在するように保持されている。

端子部材２４は、例えばインコネル（英インコネル社、商標名）からなり、筒状で、出力側端子部２４ａ、素子側端子部２４ｂ、及び両者を連結する端子接続部２４ｃを有している。
このうち、出力側端子部２４ａは、軸線Ｏに直交する断面が略Ｃ字形状の筒状である。この出力側端子部２４ａは、後述するキャップ端子１５１のセンサ接続部１５１ａ（図３参照）を、軸線Ｏに沿う方向（図１、２中、上下方向）に相対移動させて、自身の内側に挿入したときに、弾性的に拡径するように構成されている。さらに、この出力側端子部２４ａのうち後端側（図２中、上方）の周方向４カ所には、径方向内側に突出した凸状部２４１ａが形成されている。

さらに、出力側端子部２４ａのうち、凸状部２４１ａより先端側（図２中、下方）の周方向３カ所には、この出力側端子部２４ａの一部を打ち抜いて径方向内側に折り曲げた内側屈曲部２４２ａと、径方向外側に折り曲げられた外側屈曲部２４３ａとが形成されている。このうち、内側屈曲部２４２ａは、後述するように、キャップ端子１５１の挿入部１５１３ａ（図４参照）を出力側端子部２４ａの内側に挿入して接続するときに、弾性的に径方向外側に屈曲し、挿入部１５１３ａが所定位置まで挿入されたときに、屈曲が戻ってクリック感を生じさせるように形成されている。また、外側屈曲部２４３ａは、図２に示すように、ガスセンサ２１にこの端子部材２４が組み付けられた時点で、セラミック包囲体２３の段差部２３ｂの先端面（段差面）に当接して、出力側端子部２４ａ（端子部材２４）の抜け防止の役割を果たしている。

一方、端子部材２４のうち、素子側端子部２４ｂも、軸線Ｏに直交する断面が略Ｃ字形状の筒形状を有している。この素子側端子部２４ｂは、図２に示すように、弾性的に縮径しつつガス検出素子２２内に挿入されて、内側電極２９と電気的に接続している。従って、本実施形態１のガスセンサ２１では、素子側端子部２４ｂが、内側電極２９を内側から径方向外側に向かって押圧しつつ電気的に接続している。

このような端子部材２４は、所定形状の単一の金属板を用いて、プレス加工によって一体成形で形成する。このため、形成容易で、低コストである。また、本実施形態１の端子部材２４では、金属板を曲げ加工し、出力側端子部２４ａ及びこれより軸線Ｏ方向先端側（図２中、下方）に位置する素子側端子部２４ｂを筒状に成形しているので、センサキャップ１５０内に取り込まれた基準ガス（外気）を、ガス検出素子２２の内側（内側電極２９）まで導入することができる。

このようなガスセンサ２１は、次のようにして製造する。
まず、図２に示すように、主体金具２５とプロテクタ２６とを一体にする。次いで、外側電極２８及び内側電極２９が設けられたガス検出素子２２をパッキン２７と共に主体金具２５の内部に挿入する。次いで、ガス検出素子２２の鍔部２２ｂの後端側にリングパッキン３１を配置し、セラミック粉末３０を主体金具２５とガス検出素子２２との間隙部分に所定量充填する。次いで、セラミック包囲体２３を先端側部分２３ａがガス検出素子２２と主体金具２５との間に介在するように挿入し、セラミック粉末３０に当接させる。次いで、セラミック包囲体２３を先端側に向かって加圧し、その加圧状態下で、主体金具２５の加締め部２５ｄとセラミック包囲体２３との間に加締めリング３２を介在させて加締め部２５ｄを加締めることで、上記構成部品を一体に固定する。

最後に、端子部材２４をセラミック包囲体２３及びガス検出素子２２の内側に挿入する。具体的には、端子部材２４の素子側端子部２４ｂを、弾性的に縮径させつつガス検出素子２２内に挿入して、内側電極２９と電気的に接続させる。これと共に、出力側端子部２４ａを先端側に押しこんで、出力側端子部２４ａの後端から、軸線Ｏに直交し、径方向外側に向かう花びら状に形成された止め部２４４ａを、セラミック包囲体２３の後端面に当接させる。こうして、出力側端子部２４ａをセラミック包囲体２３の内側に配置する。
なお、止め部２４４ａがセラミック包囲体２３の後端面に当接するまで出力側端子部２４ａを押しこむことで、径方向内側に屈曲していた外側屈曲部２４３ａが解放されて戻り、セラミック包囲体２３の段差部２３ｂの先端面（段差面）に係合するようになるので、端子部材２４の抜け防止を図ることができる。このようにして、ガスセンサ１００が完成する。

次に、本実施形態１のセンサキャップ１５０について、図面を参照しつつ説明する。図３は、センサキャップ１５０の部分破断断面図である。センサキャップ１５０は、キャップ端子１５１、このキャップ端子１５１を被覆し保持する被覆部材１５２、リード線１５３、及びフィルタ部材１５４を備えている。

キャップ端子１５１（図３及び図４参照）は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ等）からなり、板材を絞り加工等によって成形してなる。このキャップ端子１５１は、二重略円筒形状のセンサ接続部１５１ａと、このセンサ接続部１５１ａに一体に形成されリード線１５３の芯線を加締めて電気的に接続する芯線加締め部１５１ｂとを有している。

このうち、センサ接続部１５１ａは、軸線Ｏについて同心環状で板状の環状部１５１１ａと、環状部１５１１ａの外周縁に連なって軸線Ｏに沿う一方側（図４（ａ）中、下方）に突出する外周面把持部１５１２ａと、環状部１５１１ａの内周縁に連なって外周面把持部１５１２ａと同じ側に突出する円筒状の挿入部１５１３ａと、を有する。環状部１５１１ａ、外周面把持部１５１２ａ、及び挿入部１５１３ａは、互いに一体に成型されている。

このうち外周面把持部１５１２ａは、図４に示すように、環状部１５１１ａの外周縁に連なって、Ｃ字状に突出する基端部１５１２ａａと、この基端部１５１２ａａからスリットＳＬ１，ＳＬ２によって３つに分割されて延びる分割把持部１５１２ａｂとを有する。また、Ｃ字状の基端部１５１２ａａの周方向両端の間には、第３スリットＳＬ３が存在する。スリットＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３は、軸線Ｏ方向に延びた形状とされている。
上述の分割把持部１５１２ａｂには、それぞれ、内側に向けて突出する突起部１５１２ａｃが形成されている。具体的には、３つの突出部１５１２ａｃが、互いに１２０度ずつ隔たった角度で周方向に配置されている。
後述するように、ガスセンサ２１のセラミック包囲体２３の外周面２３ｃ（図２参照）に３つの突起部１５１２ａｃをそれぞれ当接させ、センサ接続部１５１ａの外周面把持部１５１２ａがセラミック包囲体２３の後端部を包囲するようにして、この部分に嵌め込む。この場合に（図１参照）、分割スリットＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３の存在により、３つの分割把持部１５１２ａｂは、それぞれ径方向外側に弾性的に屈曲する。そして、この反力によって、キャップ端子１５１が弾性的にセラミック包囲体２３を保持する。

一方、挿入部１５１３ａは、前述したように、軸線Ｏを中心とする円筒状で、縮径、拡径等の変形が生じがたい剛性を有する。従って、後述するように、ガスセンサ２１の出力側端子部２４ａ内に挿入してこれに当接させたときに、自身は変形することなく、出力側端子部２４ａを拡径させることができる。
この挿入部１５１３ａは、環状部１５１１ａ側から、比較的径大の円筒状で軸線Ｏ方向に比較的長い導通部１５１３ａａ、この導通部１５１３ａａよりも径小の径小部１５１３ａｂ、この径小部１５１３ａｂよりも径大の挿入先端部１５１３ａｃを、この順に備える。

ガスセンサ２１のセラミック包囲体２３にセンサ接続部１５１ａの外周面把持部１５１２ａを嵌め込んだ場合（図１参照）、挿入部１５１３ａは、セラミック包囲体２３の内側で、かつ、端子部材２４の出力側端子部２４ａの内側に挿入される。この際、導通部１５１３ａａは、出力側端子部２４ａの凸状部２４１ａに当接して、出力側端子部２４ａと電気的に導通する。また、径小部１５１３ａｂの径方向外側には、出力側端子部２４ａの内側屈曲部２４２ａが位置しており、端子部材２４からキャップ端子１５１を脱着する際に、この内側屈曲部２４２ａが挿入先端部１５１３ａｃに係合して、容易には抜けないようにしている。また、キャップ端子１５１の挿入部１５１３ａを端子部材２４の出力側端子部２４ａ内に挿入完了した際に、内側屈曲部２４２ａが挿入先端部１５１３ａｃに当接していた状態から解放され、クリック感が生じる。
なお、環状部１５１１ａは、図１に示すように、挿入部１５１３ａが端子部材２４の出力側端子部２４ａ内に挿入された状態において、セラミック包囲体２３の後端面上に位置する出力側端子部２４ａの止め部２４４ａに当接することで、キャップ端子１５１の挿入部１５１３ａがさらに先端側に挿入されることを防止している。

被覆部材１５２は、絶縁性のフッ素系ゴムを用いて中空状に成形してなり、キャップ端子１５１を収容するキャップ端子収容空間ＳＰＳを構成している。この被覆部材１５２は、キャップ端子１５１及びガスセンサユニット２００時（図１参照）のセラミック包囲体２３の後端側を包囲する挿通孔１５２１ａを有する端子包囲部１５２ａ、リード線１５３の周囲を包囲するリード線包囲部１５２ｂ、連通孔１５２１ｃを塞ぐように配置されたフィルタ部材１５４の周囲を包囲するフィルタ包囲部１５２ｃを備える。

端子包囲部１５２ａのうち、後端側（図中、上方）には、キャップ端子１５１の外周面把持部１５１２ａの周囲に位置している。一方、端子包囲部１５２ａの先端側（図中、下方）には、ガスセンサ２１のセラミック包囲体２３の外周面２３ｃ（図２参照）に密着する寸法とされたリブ１５２２ａを有する。このリブ１５２２ａは、軸線Ｏ方向に２つ設けられている。

このリブ１５２２ａのうち後端側（図中、上方）のリブ１５２２ａの後端向き面１５２２ａａに、キャップ端子１５１の外周面把持部１５１２ａの先端が係合されており、リブ１５２２ａによって、キャップ端子１５１を端子包囲部１５２ａ内に支持している。

そして、端子包囲部１５２ａの外周面には、連結部１５２３ａを備えている。そして、この連結部１５２３ａ後端側より先端側が径小となっており、連結部１５２３ａは、軸線Ｏ方向よりも後端側に向く（後端側から先端側に向かって径小となる）テーパ形状を有している。さらに、この連結部１５２３ａは、キャップ端子１５１を支持するリブ１５２２ａの後端向き面１５２２ａａよりも先端側に形成されている。

このように、端子包囲部１５２ａに軸線Ｏ方向よりも後端側に向き、且つリブ１５２２ａの後端向き面１５２２ａａよりも先端側に配置された連結部１５２３ａを設けることで、ガスセンサユニット２００のガスセンサ２１からセンサキャップ１５０を取り外す際、連結部１５２３ａを押圧することで連結部１５２３ａを押圧する力の分力が径方向内側に向かって働くことになる。すると、リブ１５２２ａの後端向き面１５２２ａａがキャップ端子１５１の外周面把持部１５１２ａに引っかかり、後端向き面１５２２ａａよりも先端側の端子包囲部１５２ａがたわんで（変形して）径方向外側に向かって広がろうとする現象を防止できる。よって、キャップ端子１５１が後端向き面１５２２ａａにて支持できなくなることを抑制できる。その結果、ガスセンサ２１とキャップ端子１５１が一体となって端子包囲部１５２ａから外れることを抑制でき、リード線１５３の芯線との芯線加締め部１５１ｂが変形したり、切れたりしてガスセンサ２１の出力信号を取り出せなくことを抑制できる。

さらに、リブ１５２２ａの後端向き面１５２２ａａが先端に向かって径方向内側に縮径してなることで、一体形成時の射出成形する際のコアを抜き取る時にリブ１５２２ａがコアに引っかかることが無く、リブ１５２２ａが端子包囲部１５２ａから脱落することが防止できる。
そして、端子包囲部１５２ａに形成されるリブ１５２２ａの後端向き面１５２２ａａが先端に向かって径方向内側に縮径する形態であっても、端子包囲部１５２ａに連結部１５２３ａを設けることで、端子包囲部１５２ａが径方向外側に向かって広がることを防止でき、キャップ端子１５１がリブ１５２２ａにて支持できなくなることを抑制できる。

さらに、連結部１５２３ａが先端側に向かうに径方向に縮径するテーパ面となっているので、連結部１５２３ａを押圧する力の分力が的確に径方向内側に向かって働くことになるため、端子包囲部１５２ａが径方向外側に向かって広がることをより確実に防止でき、キャップ端子１５１がリブ１５２２ａにて支持できなくなることを抑制できる。

さらに、連結部１５２３ａのテーパ面に垂直方向の領域（図３の領域Ａ）にリブ１５２２ａが形成されているので、連結部１５２３ａを押圧する力の方向にリブ１５２２ａが形成されていることになる。その結果、連結部１５２３ａを押圧する力の分力が的確に径方向内側に向かって働くと同時に、連結部１５２３ａを押圧する力が直接、リブ１５２２ａに働くため、キャップ端子１５１がリブ１５２２ａにて確実に支持することができる。

ついで、リード線包囲部１５２ｂについて説明する（図３参照）。このリード線包囲部１５２ｂは、リード線１５３を包囲しており、端子包囲部１５２ａの後端側から径方向に突出している。このリード線包囲部１５２ｂには、リード線１５３を連通するリード線連通孔１５２１ｂを有する。

リード線１５３は、芯線のほか、第１被覆材を有している。このリード線１５３は、前述したように、芯線の先端がキャップ端子１５１の芯線カシメ部１５１ｂで加締められてセンサ接続部１５１ａと電気的に接続している。このため、このリード線１５３を通じて、ガスセンサ２１のガス検出素子２２の内側電極２９からの出力信号を、外部装置（例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ））に送信することが可能となる。

このように、端子包囲部１５２ａの後端部に径方向外側に向かって突出し、キャップ端子１５１と接続するリード線１５３の周囲を覆うリード線包囲部１５２ｂを有する形態であっても、端子包囲部１５２ａに連結部１５２３ａを設けているので、端子包囲部１５２ａが径方向外側に向かって広がることを防止でき、キャップ端子１５１がリブ１５２２ａにて支持できなくなることを抑制できる。

ついで、フィルタ包囲部１５２ｃについて説明する（図３参照）。このフィルタ包囲部１５２ｃは、連通孔１５２１ｃを塞ぐように配置されたフィルタ部材１５４の周囲を包囲している。
具体的には、フィルタ部材１５４は、微細気孔が連続する連続多孔質構造のＰＴＦＥからなり、円柱状の本体部１５４ａと、この本体部１５４ａの周囲を円環状に取り囲む平滑化処理部１５４ｂとからなるフィルタ部材１５４である。また、フィルタ包囲部１５２ｃは、軸線Ｏから見て、リード包囲部１５２ｂとは反対側に設けている。

さらに、フィルタ包囲部１５２ｃの連通孔１５２１ｃに、内側に向かって突出する環状の突出部１５２２ｃを設け、この突出部１５２２ｃをフィルタ部材１５４の外周面に密着させて、フィルタ部材１５４を保持している。

このように、端子包囲部１５２ａの後端部に径方向外側に向かって突出し、端子包囲部１５２ａの内部と外部とを連通する連通孔１５２１ｃを有するフィルタ包囲部１５２ｃを有し、フィルタ包囲部１５２ｃの内部に通気性及び撥水性を有するフィルタ部材１５４が連通孔１５２１ｃを塞ぐように配置されている形態であっても、端子包囲部１５２ａに連結部１５２３ａを設けているので、端子包囲部１５２ａが径方向外側に向かって広がることを防止でき、キャップ端子１５１がリブ１５２２ａにて支持できなくなることを抑制できる。

次に、実施形態２にかかるガスセンサユニット６００、センサキャップ７００について、図５、図６を参照して説明する。実施形態２のガスセンサユニット６００は、実施形態１のガスセンサユニット２００と比較して、センサキャップのみが異なり、ガスセンサは同一である。具体的には、図５に示すように、実施形態１と同一のガスセンサ２１と、実施形態１と異なるセンサキャップ７００とを有している。

実施形態２のセンサキャップ７００は、実施形態１のセンサキャップ１５０と比較して、被覆部材の形態と、リード線の配置位置とが異なり、その他についてはほぼ同様である。従って、以下において、実施形態２のセンサキャップ７０００について、実施形態１のセンサキャップ１５０と異なる部分を中心に説明する。

実施形態１のセンサキャップ１５０では、図３に示したように、リード線連通孔１５２１ｂを設け、端子包囲部１５２ａの後端側から径方向に突出したリード包囲部１５２ｂを用い、そのリード線連通孔１５２１ｂ内にリード線１５３を挿通させた。

これに対し、実施形態２のセンサキャップ７００では、図６に示すように、リード包囲部１５２ｂを用いず、端子包囲部７５２ａの後端側からリード線７５３を挿通している。
具体的には、端子包囲部７５２ａの後端側に突出部７５２１ａを形成し、その突出部７５２１ａにリード線連通孔７５２１ｂを設けている。そして、そのリード線連通孔７５２１ｂを挿通するように、軸線Ｏ方向に延びる形態でリード線７５３が配置されている。

そして、リード線７５３の先端側は、キャップ端子７５１の接続部７５１３ａ内まで挿入されており、その接続部７５１３ａ内にて、加締め部材７５５の先端部７５５ａにて加締められている。この加締め部材７５５は、先端部７５５ａよりも径大である中間部７５５ｂ、中間部７５５ｂよりも径大である後端部７５５ｃを有しており、さらに後端部７５５ｃの後端側には、キャップ端子７５１の環状部７５１１ａと溶接等により接合され、センサ接続部７５１ａと電気的に接続している接合部７５５ｄを有している。さらに、中間部７５５ｂは、リード線７５３の被覆部を保持するように形成されており、また、後端部７５５ｃは、接続部７５１３ａの導通部７５１３ａａに挿通されることで、リード線７５３の端子包囲部７５２ａとの位置合わせを行うことができる。

実施形態２のセンサキャップ７００においても、実施形態１のセンサキャップ１５０と同様に、端子包囲部７５２ａに軸線Ｏ方向よりも後端側に向き、且つリブ７５２２ａの後端向き面７５２２ａａよりも先端側に配置された連結部７５２３ａを設けることで、ガスセンサユニット６００のガスセンサ２１からセンサキャップ７００を取り外す際、連結部７５２３ａを押圧することで連結部７５２３ａを押圧する力の分力が径方向内側に向かって働くことになる。すると、リブ７５２２ａの後端向き面７５２２ａａがキャップ端子７５１の外周面把持部７５１２ａに引っかかり、後端向き面７５２２ａａよりも先端側の端子包囲部７５２ａがたわんで（変形して）径方向外側に向かって広がろうとする現象を防止できる。よって、キャップ端子７５１が後端向き面７５２２ａａにて支持できなくなることを抑制できる。その結果、ガスセンサ２１とキャップ端子７５１が一体となって端子包囲部７５２ａから外れることを抑制でき、加締め部材７５５が変形したり、キャップ端子７５１から脱落したりしてガスセンサ２１の出力信号を取り出せなくことを抑制できる。

以上において、本発明を実施形態１、２に即して説明したが、本発明は上記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、実施形態１、２のガスセンサユニット２００、６００では、フィルタ部材１５４を、円柱状の本体部１５４ａと、この本体部１５４ａの周囲を円環状に取り囲む平滑化処理部１５４ｂとの２部材から形成したが、これに限られず、１部材から形成しても良い。

また、実施形態１、２のガスセンサユニット２００、６００では、リブ１５２２ａ、７５２２が後端向き面１５２２ａａ、７５２２ａａが先端に向かって径方向内側に縮径してなる形態であったが、これに限られず、図７（ａ）のように、軸線Ｏ方向に垂直な方向に突出する形態であっても良いし、図７（ｂ）のようにそれよりも後端に向かって突出する形態でも良い。

また、実施形態１、２のガスセンサユニット２００、６００では、連結部１５２３ａ、７５２３ａが、後端側から先端側に向かって径小となるテーパ形状を有していたが、これに限られず、図７（ａ）のように、後端側から先端側に向かって径小となる凹部であっても良いし、図７（ｂ）のように後端側から先端側に向かって径小となる凸部でも良い。

また、実施形態１、２のガスセンサユニット２００、６００では、キャップ端子１５１、７５１に３つのスリットＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３を設けたが、これに限られず、３つ以上のスリットを設けても良いし、１つのスリットであっても良い。

実施形態１にかかるガスセンサユニット２００の部分断面図。 実施形態１にかかるガスセンサ２１の部分断面図。 実施形態１にかかるセンサキャップ１５０の部分断面図。 実施形態１にかかるキャップ端子１５１の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図。 実施形態２にかかるガスセンサユニット６００の部分断面図。 実施形態２にかかるセンサキャップ７００の部分断面図。 実施形態１、２の変形例を示した説明図であり、（ａ）、（ｂ）ともに部分拡大図。 従来例に係るガスセンサユニット９００の部分断面図。 従来例のガスセンサ１からセンサキャップ１００を取り外す状態の説明図。 従来例のガスセンサ１からセンサキャップ１００を取り外した後の状態の説明図。

符号の説明

２１ ガスセンサ
２２ ガス検出素子
２３ セラミック包囲体
２４ 端子部材
２５ 主体金具
１５０、７００ センサキャップ
１５１、７５１ キャップ端子
１５２、７５２ 被覆部材
１５３、７５３ リード線
１５４、７５４ フィルタ
２００、６００ ガスセンサユニット

Claims (7)

1. 軸線方向に向かって延び、先端側が被測定ガスに晒される有底筒状のガス検出素子と、
   上記ガス検出素子の周囲を取り囲む主体金具と、
   絶縁性セラミックからなる筒状で、上記ガス検出素子の後端側の周囲を取り囲み、自身の後端側を主体金具の後端より突出させる形態で当該主体金具に保持されるセラミック包囲体と、
   上記ガス検出素子の内周面に形成した内側電極と接続し上記ガス検出素子からの出力信号を外部に出力する端子部材と、
   を有するガスセンサと、
   上記ガスセンサの上記端子部材と接続し、上記出力信号を外部装置に送信するキャップ端子と、
   当該キャップ端子と上記セラミック包囲体の後端側とを取り囲む挿通孔を有する弾性部材からなる筒状の端子包囲部と、
   を有するガスセンサキャップと、
   を備え、前記ガスセンサと前記ガスセンサキャップとが着脱可能なガスセンサユニットであって、
   前記挿通孔には、自身の内壁から径方向内側に向かって突出し、前記キャップ端子を支持する係合部を有し、
   前記端子包囲部は、自身の後端部よりも先端部が径小であり、且つ先端部と後端部を繋ぐ連結部を有し、該連結部は、前記係合部よりも先端側に配置されていることを特徴とするガスセンサユニット。
2. 前記係合部は、先端に向かって径方向内側に縮径してなることを特徴とする請求項１記載のガスセンサユニット。
3. 前記係合部は、前記セラミック包囲体と当接するリブの後端側向き面であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガスセンサユニット。
4. 前記連結部は、先端側に向かうに径方向に縮径するテーパ面となっていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のガスセンサユニット。
5. 前記連結部のテーパ面に垂直方向の領域に、前記係合部が形成されていることを特徴とする請求項４記載のガスセンサユニット。
6. 前記端子包囲部の前記後端部には、径方向外側に向かって突出し、前記キャップ端子と接続するリード線の周囲を覆うリード線包囲部を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のガスセンサ。
7. 前記端子包囲部の前記後端部には、径方向外側に向かって突出し、前記端子包囲部の内部と外部とを連通する連通孔を有するフィルタ包囲部を有し、該フィルタ包囲部の内部には、通気性及び撥水性を有するフィルタ部材が該連通孔を塞ぐように配置されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のガスセンサ。