JP2010139290A

JP2010139290A - センサ

Info

Publication number: JP2010139290A
Application number: JP2008313928A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kume; 誠久米; Noboru Matsui; 登松井
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2028-12-10
Also published as: US8191414B2; US20100139379A1; JP4961416B2

Abstract

【課題】センサ素子の各電極端子に接続された複数の端子金具を、先後に貫通する各端子用空孔内に配置させ、かつ包囲する絶縁材からなる端子包囲部材を有してなるセンサで、その包囲部材内で端子金具を先後のいずれにも移動させず、電気的接続の信頼性を高める。
【手段】センサ内の端子包囲部材７０を、先端側包囲部材７１と後端側包囲部材２７１とに先後に分割して両者を端面で突き合せて構成した。その中の端子金具５１ｂに、側方に突出する突出片部５４を設けておき、この突出片部５４を、先端側包囲部材７１の後端面７３の凹部７７内に入り込ませて、両端面７３，２７３の間に挟ませた。これにより端子金具５１ｂは先方だけでなく、後方へも動かない。また、端子金具５１ｂの後端又はリード線にねじり作用を受けても、自身の長手方向を軸とする仮想軸の回りにも回らないため、信頼性の高い電気的接続が得られる。
【選択図】図４

Description

本発明はセンサに関し、詳しくは、例えば内燃機関から排出される排気ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するための酸素センサやＮＯｘセンサ、ＨＣセンサ等のガスセンサや排気ガスの温度を検出するための温度センサ等のセンサに関する。

従来、自動車の空燃比制御に排気ガス中の特定ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子を備えたセンサが使用されている（特許文献１）。図１５は、このようなガスセンサ（以下、センサとも言う）１を示したものである。このガスセンサ１は、例えば、酸素イオン導電性を有する固体電解質よりなるセンサ素子（以下、単に素子ともいう）２１と、このセンサ素子２１を保持するための主体金具（金具本体）１１と、この主体金具１１の後端（図示上端）側に包囲状に設けられた金属製の保護筒（外筒）８１などから構成されている。保護筒８１内には、センサ素子２１の後端寄り部位の側面に設けられた電極端子２５と電気的に接続された端子金具５１が配置されている。そして、その端子金具５１の後端の圧着部（バレル）５７には、保護筒８１の後端においてシール用弾性部材（グロメットないしパッキング）１０１に設けられた貫通孔（空孔）１０５を通されて、外部に引き出されたリード線６１が接続されている。

また、図１５のセンサ１では、端子金具５１、及びこれに接続されたリード線６１の先端部分は、保護筒８１内に配置された端子包囲部材（セパレータともいわれる）７１内の端子用空孔（スペース）７５内に配置されている。この端子包囲部材７１は、セラミック等の電気的な絶縁材からなり、図１６の横断面に示したように、内部には各端子金具５１相互の絶縁が確保される形で先後に貫通するように形成された複数の端子用空孔（スペース。以下、単に空孔ともいう）７５を備えている。そして、各端子金具５１は、その各空孔７５内に配置、収容されている。なお、本明細書において、センサ又はその構成部品若しくは部位（部分）に関して、「後端」というときは、図１５のセンサ１、その構成部品等に関する上端をいい、「先端」というときは、その逆の端（下端）をいうものとする。

ところで、図１５のセンサ１における端子金具５１は、金属板材からプレスや曲げ加工により形成された物が使用されるのが普通である。この端子金具５１は、各空孔７５内において、先端において折り返し状に曲げ成形された板バネ部からなる端子接続部５３を備えている。そして、この端子接続部５３を各空孔７５内で自身のバネ性によって、端子包囲部材７１の中心の空孔部に位置するセンサ素子２１の側面２４に設けられた各電極端子２５に押付けて、その電気的な接続を確保している。なお、端子包囲部材７１の先端７１ａには、詳しくは図示しないが、溝状をなす凹部７１ｂが形成されており、この凹部７１ｂに端子金具５１の先端において側方へ突出するように形成されたフック５９が嵌り込むように構成されている。
特開２００７−４７０９３号公報

上記したように、前記構成のセンサ１においては、端子金具５１の先端のフック５９が、端子包囲部材７１の先端７１ａの凹部７１ｂに嵌り込んでいる。これにより、リード線６１や端子金具５１が後方へ引かれるような外力や、端子金具５１自身の長手方向に関する軸（仮想軸）回りにねじり作用を受けても、一応、それらの外力に抗することができる。しかし、この構成では、端子金具５１自身が先端側へ移動するのを規制することはできない。また、センサは自動車に取付けられて使用されることで種々の振動を受ける。こうしたことから、前記構成のセンサ１においては、第１に、端子金具５１が、端子包囲部材７１内で先端側へ動く可能性があり、したがって、センサ１内でのその位置の安定性に課題があった。すなわち、そのような動きがあると、素子２１の電極端子２５との電気的接続の信頼性が低くなり、導通不良（接触不良）を招く危険があるためである。

また、第２には、端子金具５１の先端のフック５９を凹部７１ｂに嵌り込ませているとしても、リード線６１がねじられるなどして、端子金具５１の後端において、前記した仮想軸の回りにねじり作用又は回転作用を受けた場合には上記したのと同様の問題がある。というのは、端子金具５１は細長く形成されるため、端子金具５１の後端においてこのような回転作用を受けると、フック５９より後方に位置する部位のねじれ、或いはねじれ変形を有効に防止することはできないためである。すなわち、このような場合にも、素子２１の電極端子２５との導通不良を招く可能性がある。

本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、センサの端子包囲部材内において端子金具が後方だけでなく、先方へも移動するのを積極的に防止できるようにすることにある。また、第２の目的は、端子金具が自身の先後方向に移動するのを防止すると共に、先後方向の仮想軸の回りに、端子包囲部材のスペース内で、とくに端子金具の後端又は後端寄り部位にねじり作用を受けても、そのような作用に有効に抗することができるようにして、電気的接続の信頼性が高められるようにすることにある。

前記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、センサ自身の先後方向に延び、複数の電極端子を備えたセンサ素子と、このセンサ素子の各電極端子に対し、端子接続部が押付けられて接続された複数の端子金具と、この複数の端子金具を先後に貫通する各端子用空孔内に配置させ、かつ包囲するように形成された絶縁材からなる端子包囲部材と、前記端子金具に接続されてセンサ自身の後端から外部に引き出されてなるリード線とを有してなるセンサにおいて、
前記端子包囲部材を、先端側包囲部材と後端側包囲部材とに先後に分割し、該先端側包囲部材の後端面と該後端側包囲部材の先端面とを突き合せて構成し、
前記端子金具の少なくとも１つには、前記先端側包囲部材の後端面と前記後端側包囲部材の先端面との間に挟まれる部位において側方に突出する突出片部を設けておき、
該突出片部を、前記先端側包囲部材の後端面と前記後端側包囲部材の先端面との間に挟ませたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記先端側包囲部材の後端面と、前記後端側包囲部材の先端面との少なくとも一方に、前記突出片部が嵌り込み可能であり、かつその嵌り込み状態において、該突出片部を有する端子金具が前記端子用空孔内で先後方向に延びる仮想軸の回りに回るのを規制可能の凹部が形成されており、前記突出片部が該凹部に嵌り込んでいることを特徴とする請求項１に記載のセンサである。

請求項３に記載の発明は、前記先端側包囲部材と前記後端側包囲部材とが、そのいずれか一方に対して他方が、センサの中心軸線回りに相対的に回るのを防止するため、前記先端側包囲部材の後端面と前記後端側包囲部材の先端面とが突き合されている状態において、前記後端面と前記先端面とに形成された凸部又は凹部を互いに嵌合させていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のセンサである。

請求項１の発明によれば、前記端子金具における前記突出片部が、前記先端側包囲部材の後端面と、前記後端側包囲部材の先端面とで先後に挟まれている。このため、センサ内において当該端子金具は、前記端子包囲部材に対して後方への移動が防止できるというだけでなく、先方（先端側）への移動も防止できる。したがって、その分、端子包囲部材内における当該端子金具の位置の安定が図られる。また、該端子金具における端子接続部と前記素子の電極端子との導通不良又は接触不良の発生防止が図られる。なお、本発明において、端子金具はそのいずれもが突出片部を有しているのが好ましいが、端子金具の全部について突出片部が設けられている必要はない。１の端子金具だけが突出片部を有しているだけでも、当該端子金具について、本発明の効果が得られる。

請求項２に記載の本発明のセンサでは、請求項１に記載の発明の効果に加えて、次のような効果が得られる。本発明では当該端子金具における前記突出片部が、前記凹部（端子金具回り止め用の凹部）に嵌り込んでいるため、当該端子金具の後端、又はそれに接続されているリード線にねじり作用がかかったとしても、そのねじり作用はこの突出片部において阻止される。すなわち、この突出片部に連なる先端側の部位が、前記空孔内で先後方向に延びる仮想軸の回りに回るのを規制できる。これにより、該端子金具における前記端子接続部を、該突出片部に連なる先端側に設けておくか、該突出片部を前記端子接続部より後方に設けておくことで、その端子接続部と前記素子の電極端子との導通不良の発生を一層有効に防止できる。なお、請求項２において、「凹部」に関して、「前記先端側包囲部材の後端面と、前記後端側包囲部材の先端面との少なくとも一方に、」とあるのは、該凹部が、前記先端側包囲部材の後端面、若しくは、前記後端側包囲部材の先端面のいずれか一方に形成されているだけでもよいし、前記先端側包囲部材の後端面及び前記後端側包囲部材の先端面の両方に形成されていてもよいことを意味する。

請求項３に記載のセンサによれば、前記先端側包囲部材と前記後端側包囲部材とが、そのいずれか一方に対して他方が、センサの中心軸線回りに相対的に回らない。このため、上記した効果に加えて、前記突出片部を有する端子金具は端子包囲部材内において、さらに安定してその位置が保持される。

以下、本発明のセンサを実施するための最良の形態について、図１〜図１１に基づいて詳細に説明するが、本形態のセンサは、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１（以下、単にセンサ１ともいう）であり、図１５に示したものと次の点が基本的に相違するだけである。このため、まず、この相違点に基づいて、本形態のセンサの要部の概略を説明する。すなわち、本形態のセンサ１は、図１、図２等に示したように、絶縁材からなる端子包囲部材７０が、先端側包囲部材７１と後端側包囲部材２７１とに先後に分割されており、先端側包囲部材７１の後端面７３と後端側包囲部材２７１の先端面２７３とを突き合せて構成されている。また、図１、図２における右側に示した端子金具５１ｂに対し、突出片部５４が設けられている。そして、この突出片部５４が、先端側包囲部材７１の後端面７３と後端側包囲部材２７１の先端面２７３との間に挟まれる構成とされている。

また、本形態では、先端側包囲部材７１の後端面７３に凹部７７が形成されている。この凹部７７は、図２〜図４等に示したように、端子金具５１ｂの突出片部５４が嵌り込み可能であり、かつその嵌り込み状態において、突出片部５４を有する端子金具５１ｂが端子用空孔７５内で先後方向に延びる仮想軸（図示せず）の回りに回るのを規制可能に凹設されている。本例では、この凹部７７は後端面７３を平面視したとき（後端側から見たとき。図５、図７参照）、半径外方において矩形をなすよう凹設されており、端子金具５１ｂの突出片部５４がその凹部７７に嵌り込んでいる。なお、詳しくは後述するが、本形態では、図１、図２の中心軸線Ｇを挟んで左右に、それぞれ３個の端子金具が、端子包囲部材７０内において、素子２１を挟んで、その各側面（図１，２の左右側）２４側に配置されている。そして、各電極端子２５に端子接続部５３がバネ性で押さえつけるようにされ、各空孔７５内に配置されている。また、各面２４側の中央に位置する端子金具５１ｂが突出片部５４を有しており、この突出片部５４が、先端側包囲部材７１の後端面７３の凹部７７に嵌り込む構成とされている。

したがって、このような構成を有する本形態のセンサ１において、端子金具５１ｂは、端子包囲部材７０に対して、後方へも先方へもその移動が防止されている。また、端子金具５１ｂにおける突出片部５４が、上記したように凹部７７嵌り込んでいるため、その端子金具５１ｂの後端、又はそれに接続されているリード線６１にねじり作用がかかったとしても、端子金具５１ｂはそれが配置されている端子包囲部材７０の空孔７５内において、その先後方向に延びる仮想軸回りに回ることが阻止されている。

以下、本形態のセンサ１について、図１〜図１１に基づいてさらに詳細に説明する。まずセンサ１の全体の構成について説明する。このセンサ１は、筒状をなす主体金具１１（以下、単に本体１１ともいう）の内側に、先端側（図示下端側）に検出部（図示せず）２１ａを備えた長寸で、横断面が矩形をなす帯板状の、セラミックを主体として形成されたセンサ素子２１が配置され、気密を保持して固定されている。主体金具１１は、その内周面が先端（図１の下端）から後端に向けて順次大径となるように、同心で段付円筒状に形成されており、外周面の下端寄り部位にはエンジンの排気管（図示せず）への固定用のネジ１２が形成されている。

このような本体１１の内側であってセンサ素子２１の外側には、同素子２１を気密を保持して固定する気密保持、固定手段が充填状に設けられている。この気密保持、固定手段は、本体１１の内側の下方の段部に内ツバが支持されてなる筒体３０が介挿され、その筒体３０の内側であってその内ツバの上に、下からアルミナから形成されたホルダ３１、シール材（本例では滑石）３２、３３が順次配置されている。そして、シール材３３の上にはスリーブ３５が配置され、リングワッシャ３６を介して、本体１１の後端寄り部位の円筒部１５に連設された薄肉のカシメ用円筒部１６を内側に折り曲げかつスリーブ３５の後端を先端側に圧縮し、内部のシール材３２、３３等を圧縮することで、素子２１を主体金具１１の内側に気密状に固定している。

このように固定されている素子２１は、検出部２１ａのある先端側を本体１１の先端面より所定量（長さ）突出させており、後端（図１の上端）寄り部位２３を本体１１の後端およびスリーブ３５の後端面より所定量（長さ）突出させている。また、このような素子２１の先端（検出部２１ａ）には、その周囲を包囲するように、複数の穴（通気孔）の設けられた二重構造からなるプロテクタ（保護カバー）１８が被せられており、本体１１の先端に外嵌されて固定されている。なお、本体１１の軸線Ｇ方向の中間部において、外周に突出状に形成された大径部１９は、本体１１を排気管（図示せず）へねじ込むための多角形部（工具係合部）であり、この下面にはシール用のガスケット２０が取着されている。

このように本体１１内に配置して固定された素子２１のうち、スリーブ３５の後端（図示上端）から突出している後端寄り部位２３の両側面２４，２４には、図１の右側に示したように、それぞれ複数（例えば３つ）の電極端子（メタライズ層）２５が横に並んで形成されている（図１の右図参照）。ただし、本例では、両横端に位置する電極端子２５に対し、その間（中間）に位置する電極端子２５が後方（図示上）に位置し、それらは互いに先後（図示上下）に重ならない位置に形成されている。これらの電極端子２５は、検出部２１ａからの検出出力取り出し用のものと、素子２１に形成された図示しないヒーターへの電圧印加用のものであり、素子２１と同時焼成で形成されている。

以上、説明したのは本形態のセンサ１の先端側の略半分（図１の略下半分）であり、図１４の左下に示した、素子２１が本体１１内に固定されている素子側半組立体２０１の部分に相当する。本形態のセンサ１は、この素子側半組立体２０１と、センサ１の後端側の略半分（図１の略上半分）であり、図１４の右上に示した端子金具側半組立体３０１とを、後述するように組み付けることで製造される。次に、この端子金具側半組立体３０１を構成するセンサ１の後端側の略半分の部分について詳細に説明する。

すなわち、センサ１の後端側には異径円筒形状の保護筒８１が配置されており、その内側であって、素子２１の後端寄り部位２３には、絶縁材（セラミック）からなる円筒状又は円柱状の端子包囲部材７０が、主体金具１１と同軸状に配置されている。詳細は、後述するが、この端子包囲部材７０内には、端子金具５１ａ，５１ｂが配置されており、その端子接続部５３を素子２１の各側面２４の各電極端子２５に押付け、それぞれ電気的に接続されている。なお、端子包囲部材７０は、先端側（図１下側）に位置する先端側包囲部材７１と、後端側に位置する後端側包囲部材２７１とに先後に分割され、後端側包囲部材２７１の先端面２７３を先端側包囲部材７１の後端面７３に突き合せた形で、同軸状に配置されている（図１、図２等参照）。

次に先端側包囲部材７１及び端子金具５１ａ，５１ｂの構成の詳細について、図１〜図７等に基づいて説明する。先端側包囲部材７１は、後端部の外周に円環状のフランジ７４を有する概略円柱状をなしている。軸線Ｇが通る中央に先後に貫通する空孔部７６を有しており、この空孔部７６に素子２１の後端寄り部位２３が内挿されている。また、横断面においては（図６参照）、この空孔部７６を挟む配置で、各側に複数の端子用空孔７５が先後に貫通状に延びている。そして、その各端子用空孔７５に端子金具５１ａ，５１ｂが内挿されている。ただし、各側の端子用空孔７５は、隣接する各端子金具５１ａ，５１ｂ相互の絶縁が保持されるように、先後に延びる壁（隔壁）７８（図５、図６参照）で区画されており、各端子用空孔７５内に端子金具５１ａ，５１ｂが配置されて、中央の空孔部７６内に配置された素子２１の各電極端子２５に接続されている。

なお、各端子金具５１ａ，５１ｂは、本例では、先後方向に延びる端子金具本体（中継線部）５２の先端で、素子２１側（図１，２において軸線Ｇ側）において凸となす円弧形を呈するように、折り返し状に曲げられてなるバネ性を有する端子接続部５３を備えている。そして、各空孔７５内において各端子接続部５３を、バネ性を利用して素子２１の各側面２４の電極端子２５に押付けている。なお、端子金具５１ａ，５１ｂは、本例では、図７、図１０等に示したように、素子２１を挟む各側の端子用空孔７５のうち、幅方向の両側（両横端）に配置される端子金具５１ａと、中央に配置される端子金具５１ｂとが異なるものとされている。（図１０参照）。そして、この中央に配置される端子金具５１ｂには、端子接続部５３の後方に、素子２１と反対側の側方（外側方）に向けて二股状に突出する突出片部５４を備えている。

ここで、本例のセンサ１において配置されている端子金具５１ａ，５１ｂについて、さらに詳細に説明する（図１０参照）。これら各端子金具は、各側の端子用空孔７５のうち、素子２１の幅方向の両側（両横端）に配置される端子金具５１ａと、中央に配置される端子金具５１ｂとが形状、大きさにおいて異なる。なお、図１、図２では、軸線Ｇの左側に位置する端子金具５１ａが、両横端に位置する端子金具５１ａとして図示されており、軸線Ｇの右側に位置する端子金具５１ｂが、中央の端子金具５１ｂとして図示されている。また、中央の端子金具５１ｂは、その端子接続部５３が他より短く形成されている。

さらに、いずれの端子金具５１ａ，５１ｂも、その後端又は後端寄り部位にはリード線６１を圧着して接続する圧着部（バレル）５７ａ，５７ｂを備えているが、素子２１の各側において、その両横端に位置する端子金具５１ａ，５１ａと、中央に位置している端子金具５１ｂとでは、そのバレルの向きが異なるものとされている。すなわち、両横端に位置する端子金具５１ａ，５１ａは、圧着部５７ａ，５７ａをなすカシメ片５８が、素子２１側（電極端子側）に折り曲げられてリード線（芯線先端）６１を圧着して接続している。

一方、中央の端子金具５１ｂは、圧着部５７ｂをなすカシメ片５８が電極端子２５側と反対側に折り曲げられてリード線６１を圧着して接続している。また、両横端に位置する端子金具５１ａ，５１ａは、それぞれ先端に、先端側包囲部材７１の先端面７１ａの溝状の凹部７１ｂに係止して後方への移動が止められるフック（ランス）５９をそれぞれ張出し状に備えている。さらに、この両横端に位置する端子金具５１ａ、５１ａは、図１０に示したように、端子金具本体５２の部分が外側においてアングル状に曲げられている。

さて次に、後端側包囲部材２７１について説明する（図２〜図４、図８，図９等参照）。この後端側包囲部材２７１は、円柱状をなし、内側には先端側包囲部材７１における端子用空孔７５、及び各端子金具５１ａ，５１ｂの圧着部５７ａ，５７ｂに対応する平面配置で、端子用空孔２７５が、それぞれ先後に貫通するように設けられている。したがって、中央に配置される端子金具５１ｂの圧着部５７ｂが収容される端子用空孔２７５は、両横端の端子用空孔２７５に対して、後方から見たとき、図８，図９に示したように、素子２１の両側面２４が挟む中心線Ｃに対し、外方に偏在するように設けられている。なお、後端側包囲部材２７１における各端子用空孔２７５の内径は、いずれも、リード線６１を圧着してなる圧着部５７ａ，５７ｂを通過させ得る大きさで、横断面が円形とされている。

ところで、上記した先端側包囲部材７１の後端面７３は、次のように形成されている。すなわち、図３、図４等に示したようにこの後端面７３であって、上記した二股状の突出片部５４を有する端子金具５１ｂが収容される各側の中央の端子用空孔７５における開口端の周縁には、半径外方向に向けて、突出片部５４が嵌り込み可能の凹部７７が、先端７１ａ側に向けて凹む形で形成されている。すなわち、本例では、端子金具５１ｂを、その二股状の突出片部５４が半径外側を向くようにしつつ、先端を先端側包囲部材７１の後方から空孔７５内に臨ませて挿入したとき、各突出片部５４がその凹部７７の底に当接して嵌り込むように形成されている。そして、その嵌り込み状態においては、各突出片部５４が凹部７７の相互に対向する壁７７ｂにて、それぞれ拘束されるように構成されている（図３、図４、図７参照）。これにより、端子金具５１ｂにおけるその突出片部５４が、後端面７３の凹部７７に嵌り込んだ状態においては、その嵌り込みにより、端子金具５１ｂは空孔７５内において、自身の先後方向に延びる仮想軸の回りに回るのが規制されている。

また、本形態では、先端側包囲部材７１の端子用空孔７５内に、端子金具５１ａ，５１ｂの端子接続部５３が収容されており、その状態で、後端面７３に、後端側包囲部材２７１の先端面２７３が突き合わせられているとき、各端子金具５１ａ，５１ｂの圧着部５７ａ，５７ｂが後端側包囲部材２７１の端子用空孔２７５内に位置する。このとき、突出片部５４が、先端側包囲部材７１の後端面７３における凹部７７の底と、後端側包囲部材２７１の先端面２７３との間に挟まれる設定とされている。なお、凹部７７の軸線Ｇ方向の深さは、先端側包囲部材７１の後端面７３と、後端側包囲部材２７１の先端面２７３とを突き合せた際に、突出片部５４が凹部７７の底面と、後端側包囲部材２７１の先端面２７３との間にて挟まれるように設定されている。

また、本形態では、上記した凹部７７とは別に、先端側包囲部材７１の後端面７３に先端側に向けて凹む凹部７９が、図３、図４に示したように、平面視、中心の軸線Ｇを挟む対称配置で、外周面寄り部位に、しかも、素子２１の両縁を挟む配置で、２箇所設けられている。一方、後端側包囲部材２７１の先端面２７３には、この２つの各凹部７９にそれぞれ嵌合するように突出形成された凸部２７９が設けられている。そして、上記のように、各端子金具５１ａ，５１ｂを各空孔７５に内挿しつつ、先端側包囲部材７１の後端面７３と、後端側包囲部材２７１の先端面２７３とを突き合せて配置せている状態において、この凹部７９に凸部２７９が嵌合する構成とされている（図１１参照）。これにより、先端側包囲部材７１と後端側包囲部材２７１とが、そのいずれか一方に対して他方が、センサ１の中心軸線Ｇの回りに相対的に回るのが防止されている。なお、凹部７９と凸部２７９とは、軸線Ｇ方向から見たとき、本形態ではいずれも扇形を呈している。

このような本例センサ１では、各リード線６１は、保護筒８１の後端内にて圧縮されたシール用弾性部材１０１に設けられた各貫通孔１０５を通されて金属製の保護筒８１の後端（図示上端）から外部に引き出されている（図１参照）。なお、各貫通孔１０５は、後端側包囲部材２７１に設けられた端子用空孔２７５と略同配置で形成されている。また、このシール用弾性部材１０１の先端は、それが圧縮された際に、後端側包囲部材２７１の後端を先端側に押すように構成されている。

また、先端側包囲部材７１、後端側包囲部材２７１の外側には、これらを包囲する異径円筒形状の保護筒８１が配置されている。この保護筒８１は、その後端に軸線Ｇ側に向けて連なる環状の肩部８４を介して相対的に小径をなすように同軸で円筒状に形成されたシール用筒部８３を有しており、この筒部８３内にシール用弾性部材１０１を配置している。そして、この保護筒８１は、シール用筒部８３より大径をなす大径筒部８２をそれより先端（図示下端）側に有しており、この先端を、主体金具１１の後端寄り部位の円筒部１５に外嵌し、その外嵌部位の外周面を例えば加締め後に溶接して本体１１に固定している。

なお、本形態では、保護筒８１の大径筒部８２における内周面と、先端側包囲部材７１の間の環状の空間には、縦断面において後端９３が内側に折り返し状に曲げられてなる、円筒状の端子包囲部材支持用の支持部材９１が同軸状に配置され、保護筒８１の内面に固定されている。この支持部材９１は、金属板（薄板）から略円筒状に成形され、それ自身の後端９３において内側に折り返し状に曲げられてなるバネ片９５を有している。そして、保護筒８１の大径筒部８２の中間部位８５を縮径状にかしめて軸線Ｇ方向に向けて縮径状に変形させることで、その変形によりバネ片９５を先端側包囲部材７１の外周面７２ａに押付けて、保護筒８１内におい先端側包囲部材７１を固定している。本形態では、その支持部材９１の後端（上端）９３である折り返し部が先端側包囲部材７１のフランジ７４の先端向き面に係止するように配置されており、先端側包囲部材７１がセンサ１内で、先端側へ移動するのが確実に防止されている。

以上のように構成された本形態のセンサ１においては、次のような効果が得られる。すなわち、本形態のセンサ１においては、素子２１の各側に配置された端子金具のうち、それぞれ幅方向の中央に位置する端子金具５１ｂが突出片部５４を有している。そして、この突出片部５４は、先端側包囲部材７１の後端面７３と、後端側包囲部材２７１の先端面２７３とで先後に挟まれている。したがって、この端子金具５１ｂは、センサ１内において後方へも、先方（先端側）へも移動が防止されているから、先後における位置の安定が図られている。これにより、端子金具５１ｂにおける端子接続部５３と素子２１の電極端子２５との導通不良又は接触不良の発生が有効に防止される。

また、本形態では、端子金具５１ｂにおける突出片部５４が、凹部７７に嵌り込んでいる。このため、この端子金具５１ｂの後端、又はそれに接続されているリード線６１にねじり作用がかかったとしても、そのねじり作用による外力は、この突出片部５４が凹部７７の壁７７ｂにて止められる。したがって、この突出片部５４に連なる先端側の端子接続部５３が、空孔７５内で先後方向に延びる仮想軸の回りに回るのを防止できる。これにより、その端子接続部５３と素子２１の電極端子２５との導通不良の発生を一層有効に防止できる。

しかも、本形態のセンサ１によれば、先端側包囲部材７１と後端側包囲部材２７１とが、その各端面７３，２７３に設けられた凹部７９と凸部２７９とで、上記したように嵌合しているから、いずれか一方に対して他方が、センサ１の中心軸線Ｇ回りに相対的に回らない。これにより、突出片部５４を有する端子金具５１ｂと、素子２１の電極端子２５との電気的接続の信頼性は一層高いものとなる。

なお、図１４の右上図に示した端子金具側半組立体３０１の組み立てについて詳述すると次のようである（図１２、図１３参照）。すなわち、各リード線６１の端部（先端）を、シール用弾性部材１０１の各リード線挿通用の各貫通孔１０５を通すと共に、後端側包囲部材２７１に設けられた各端子用空孔２７５を通す。このとき、中央の端子金具５１ｂに接続するリード線以外のリード線６１を先端側包囲部材７１内に各端子用空孔７５を通す。そして、各リード線６１の端部の芯線部に、端子金具５１ａ，５１ｂの後端の圧着部５７ａ，５７ｂをなすカシメ片５８を上記したようにそれぞれ折り曲げて圧着して接続する（図１２参照）。このとき、図１２に示したように、いずれも端子接続部５３が素子２１の各面２４側を向くようにする。

そして、各端子金具の端子接続部５３を先端側包囲部材７１の各端子用空孔７５に上記の配置となるようにして通すとともに、端子金具５１ｂの突出片部５４を先端側包囲部材７１の後端面７３の凹部７７に嵌り込ませる。そして、先端側包囲部材７１の後方に突出する圧着部５７ａ，５７ｂを後端側包囲部材２７１の各端子用空孔２７５に通すようにしつつ、先端側包囲部材７１の後端面７３に後端側包囲部材２７１の先端面２７３を突き合せる。次で、後端側包囲部材２７１の後端（図示上端）とシール用弾性部材１０１の先端（図示下端）とが接するようにする（図１３参照）。

そして、図１３に示したように、先端側包囲部材７１の外周面７２ａにその先端側（図示下側）から支持部材９１を外嵌めして、その後端部９３をフランジ７４の先端向き面に当接するように組付ける。次に、シール用弾性部材１０１、後端側包囲部材２７１、及び先端側包囲部材７１を包囲するように、これらに対して後方（図示上方）から保護筒８１を被せる。次に、このように被せた状態において、保護筒８１の大径筒部８２の外周面のうち、支持部材９１の先後の中間部位に対応する部位８５を縮径する（絞り込む）ようにかしめる。こうすることで、図１４右上の端子金具側半組立て体３０１を得る。

以後、このようにして組み付けられた端子金具側半組立て体３０１を、図１４に示したように、素子側半組立体２０１の素子２１の後端寄り部位２３が、端子金具側半組立て体３０１における端子金具５１ａ，５１ｂに挟まれるように、両半組立体２０１，３０１を互いの軸線Ｇを一致させ。そして、相互に近接するようにして、素子２１の後端寄り部位２３を対向する各端子金具５１ａ，５１ｂ間に挿入して、その各端子接続部５３を素子２１の電極端子２５に押付けるようにする。次いで、保護筒８１の大径筒部８２の先端を、主体金具１１の後端寄り部位の円筒部１５に嵌合して、その嵌合部位を外周面側から加締め、その後溶接して固定する。最後に、保護筒８１の後端（図示上端）のシール用筒部８３を縮径するようにかしめて、シール用弾性部材１０１を径方向に圧縮、固定する。こうすることで、図１に示したセンサ１が得られる。

本発明のセンサは、上記形態のものに限定されるものではなく、適宜に変更して具体化できる。上記形態のセンサ１においては、一部の端子金具５１ｂにのみ突出片部５４を設け、この突出片部５４が、先端側包囲部材７１の後端面７３と後端側包囲部材２７１の先端面２７３との間に挟ませてなるものを例示した。しかし、全ての端子金具が、これと同様に構成してもよい。ただし、自動車に搭載されるガスセンサにおけるリード線は、ワイヤハーネスのように配線束からなる配線ケーブルとして使用されるため、一部のリード線の端子金具に突出片部を設けて挟ませるだけでも、他の端子金具の動きを規制する作用が得られる。こうしたことから、本発明を具体化するのは、リード線の本数やその束の形態、端子包囲部材の大きさ等に基づいて、適宜に設定すればよい。

また、突出片部の形状、構造或いはその大きさは、先端側包囲部材の後端面と後端側包囲部材の先端面との間に挟まれた際において、その端子金具に先後方向の力が作用しても、抗することができるものであればよく、端子金具の強度、肉厚等に応じて設定すればよい。なお、上記形態では、突出片部を凹部に嵌り込ませて、先端側包囲部材の後端面と後端側包囲部材の先端面との間に挟ませたが、先後方向への移動の防止のためだけであれば、突出片部を凹部に嵌り込ませる必要は必ずしもない。

さらに、上記形態では、突出片部が嵌り込み、この突出片部を有する端子金具が前記端子用空孔内で先後方向に延びる仮想軸の回りに回るのを規制可能の凹部を設けた場合で説明したが、この場合においても、突出片部や凹部の形状、構造は、適宜に設定すればよい。すなわち、その嵌り込み状態で、端子金具の後端においてねじり作用が働いた場合に、それに適宜の力で抗することができればよいためである。また、この凹部は、前記形態では、先端側包囲部材の後端面にのみ設けた場合で説明したが、後端側包囲部材の先端面にのみ設けてもよいし、両端面に跨るように、又は各端面に設けてもよいことは言うまでもない。

なお、上記形態では、先端側包囲部材と後端側包囲部材とが、そのいずれか一方に対して他方が、センサの中心軸線回りに相対的に回るのを防止するため、先端側包囲部材の後端面とその後端側包囲部材の先端面とが突き合されている状態において、前記後端面に凹部を形成し、前記先端面に凸部を形成し、この凹部と凸部とを互いに嵌合させたものとして具体化したが、この凸部又は凹部は、いずれの端面に形成してもよいことは明らかである。

前記したように、本発明のセンサは、その要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜に変更を加えて具体化することができる。例えば、上記においては、素子の両側面にそれぞれ３の電極端子が設けられているものとして説明したが、その数はこれに限定されるものではない。また、上記においては、ガスセンサにおいて具体化したが、本発明のセンサは温度センサなど、その他のセンサにおいても具体化できる。

本発明のセンサの実施の形態例を示す正面縦断面図、及び同図中のセンサ素子の右又は左側面図。図１の要部拡大図。図１のセンサに用いられている先端側包囲部材と後端側包囲部材とを説明する図であって、下が先端側包囲部材を後端側から見た斜視図で、上が後端側包囲部材を先端側から見た斜視図。図１のセンサに用いられている先端側包囲部材と後端側包囲部材とを説明する後端側から見た分解斜視図。図１のセンサに用いられている先端側包囲部材を後端面側から見た図。先端側包囲部材の横断面図。図５において端子金具を空孔内に配置したときの図。図１のセンサに用いられている後端側包囲部材を先端面側から見た図。後端側包囲部材の横断面図。本発明の要部を説明する分解斜視図。先端側包囲部材の後端面に後端側包囲部材の先端面を突き合せる工程を説明する図。図１のセンサを組立てる工程を説明する図。図１のセンサを組立てる工程を説明する図。図１のセンサを組立てる工程を説明する図。従来のセンサを説明する正面縦断面図、及び同図中のセンサ素子の側面図。図１５のＡ−Ａ線における端子包囲部材の横断面図。

符号の説明

１ガスセンサ
１１主体金具
２１センサ素子
２４センサ素子の側面
２５電極端子
５１ａ，５１ｂ端子金具
５３端子接続部
５４突出片部
６１リード線
７０端子包囲部材
７１先端側包囲部材
７３先端側包囲部材の後端面
７５端子用空孔
７７先端側包囲部材の後端面の凹部（端子金具の回転規制用の凹部）
７９包囲部材の回転規制用の凹部
２７１後端側包囲部材
２７３後端側包囲部材の先端面
２７５端子用空孔
２７９包囲部材の回転規制用の凸部
Ｇ軸線

Claims

センサ自身の先後方向に延び、複数の電極端子を備えたセンサ素子と、このセンサ素子の各電極端子に対し、端子接続部が押付けられて接続された複数の端子金具と、この複数の端子金具を先後に貫通する各端子用空孔内に配置させ、かつ包囲するように形成された絶縁材からなる端子包囲部材と、前記端子金具に接続されてセンサ自身の後端から外部に引き出されてなるリード線とを有してなるセンサにおいて、
前記端子包囲部材を、先端側包囲部材と後端側包囲部材とに先後に分割し、該先端側包囲部材の後端面と該後端側包囲部材の先端面とを突き合せて構成し、
前記端子金具の少なくとも１つには、前記先端側包囲部材の後端面と前記後端側包囲部材の先端面との間に挟まれる部位において側方に突出する突出片部を設けておき、
該突出片部を、前記先端側包囲部材の後端面と前記後端側包囲部材の先端面との間に挟ませたことを特徴とするセンサ。
前記先端側包囲部材の後端面と、前記後端側包囲部材の先端面との少なくとも一方に、前記突出片部が嵌り込み可能であり、かつその嵌り込み状態において、該突出片部を有する端子金具が前記端子用空孔内で先後方向に延びる仮想軸の回りに回るのを規制可能の凹部が形成されており、前記突出片部が該凹部に嵌り込んでいることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
前記先端側包囲部材と前記後端側包囲部材とが、そのいずれか一方に対して他方が、センサの中心軸線回りに相対的に回るのを防止するため、前記先端側包囲部材の後端面と前記後端側包囲部材の先端面とが突き合されている状態において、前記後端面と前記先端面とに形成された凸部又は凹部を互いに嵌合させていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のセンサ。