JP2011145267A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングとカバーとの接合面からガスセンサ内部にガスや水分等が流入することを防止し、ガスセンサの劣化や動作不良を抑制することができるガスセンサを提供する。
【解決手段】軸線方向Ｏに延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部１１を有するガスセンサ素子１０と、ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲むと共に、取り付け対象体３００のセンサ取り付け孔内３５０内に挿入されるハウジング５０と、ハウジングの後端部の外側に接合される高分子からなるカバー６０、６１と、カバーの先端よりも先方側で、ハウジングの径方向外側に配置されると共に、センサ取り付け孔内壁３６０に圧接するシール部材９０とを備えたガスセンサ２００である。
【選択図】図３

Description

本発明は、被検出ガスの濃度を検出するガスセンサ素子を備えたガスセンサに関する。

ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関の吸気系統（例えば、吸気管や吸気マニホールド等）にガスセンサを取り付け、特定ガスの濃度をモニタして燃焼状態等を制御することが行われている。そして、このようなガスセンサの構造としては、特許文献１に記載の構造が知られている。ところで、ガスセンサを内燃機関の吸気系統に取り付けるにあたっては、吸気管周辺の構造やレイアウトに制約を受けるため、ガスセンサ自身の軸を吸気管の軸に対し傾斜して取り付けることがある。ここで、ガスセンサは、ガス検出素子を内部に収容するケース（ハウジング）の外側に設けられた雄ねじ部を、吸気管の壁面に孔開けされた雌ねじ部にねじ止めして固定されている。
又、内燃機関を搭載した車両が衝突した際、被衝突体への衝撃を和らげるためにボンネットとエンジンの部品の隙間を確保する必要がある。そのため吸気管の外側へのガスセンサの突き出し長さを短くすることが必要になっている。

特開2008-268152号公報

上記したように従来のガスセンサは、ケースの雄ねじ部を用いて吸気管に取付けられるため、ケースの雄ねじ部の軸線及び吸気管の雌ねじ部の軸線を斜めに形成すれば、ガスセンサの吸気管に対する取付け角度を変えることはできるが、ガスセンサの取付け深さを変えることは困難であり、吸気管外側へのガスセンサの突き出し長さを短くする点で限界がある。
このようなことから、本出願人は、ガスセンサ素子を金属からなるハウジングで保持する一方、ハウジングの後端側に樹脂製のカバーを接合し、これらハウジング、カバー、及びカバーに収容される端子金具等の構造を検討することで、ガスセンサの突き出し長さを短くする試みを行っている。ところが、ハウジングと、これと別体のカバーとを接合すると、この接合界面から内燃機関の吸気がガスセンサ内へ流入する場合がある。

例えば、図７に示すようなガスセンサ２０００を例示して説明する。図７に示すように、ハウジング５０の後端側をカバー６１０で覆い、カバー６１０内に各種端子金具３１，３２を保持するセパレータ４０を収容した場合、吸気に直接触れるハウジング５０とカバー（カバー本体６１０）との接合面ＢＳ１００から吸気（ガス）Ｇがガスセンサ２０００内へ流入することがある。これは、取り付け対象体（吸気管）３００に形成されたセンサ取り付け孔３５０の内壁（センサ取り付け孔内壁３６０）とガスセンサ２０００との間をシールするＯリング９０よりも、気密性が充分でない接合界面ＢＳ１００の方が先端側に位置するためと考えられる。このように、接合界面ＢＳ１００からガスセンサ２０００内部へガスＧが流入すると、ガスＧに含まれる腐食性物質や水分によって、ガスセンサ素子１０や各種端子金具３１，３２が腐食、劣化することが懸念される。
また、同じ材質同士を接合した接合界面と比較して、異なる材質同士を接合した接合界面には腐食や劣化が生じやすいことが知られている。
そこで、本発明は、金属からなるハウジングと高分子材料からなるカバーとの接合面からガスセンサ内部にガスや水分等が流入することを防止し、ガスセンサの劣化や動作不良を抑制することができるガスセンサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有するガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲むと共に、取り付け対象体のセンサ取り付け孔内に挿入される金属からなるハウジングと、を備えるガスセンサであって、前記ハウジングの後端部の外側に接合される高分子材料からなるカバーと、前記カバーの先端よりも先方側で、前記ハウジングの径方向外側に配置されると共に、前記センサ取り付け孔内壁に圧接するシール部材とを備えている。
このようなガスセンサによれば、ガスセンサを取り付ける対象の取り付け対象体に形成されたセンサ取り付け孔から外側に流出しようとするガスが、カバーの先端よりも先方側（カバーとハウジングとの接合界面よりも先方側）に配置されるシール部材でシールされ、接合界面まで到達しないので、腐食や劣化が生じやすく気密性が充分でない接合界面からガスがガスセンサ内に流入することが防止される。そのため、ガスに含まれる腐食性物質や水分によって、ガスセンサ素子や各種導電部材等が腐食、劣化し、ガスセンサの劣化や動作不良を起こすことが抑制される。

なお、カバーには、カバーによってガスセンサと取り付け対象体とを固定する為の取り付け部が形成されていることが好ましい。さらに、ハウジングには、ハウジングによってガスセンサと取り付け対象体とを固定又は係止する為の係止部が形成されていないことが好ましい。
カバーに取り付け部を形成することで、ハウジングに係止部を形成する必要が無くなる。そして、ハウジングに係止部を形成しないことにより、ハウジングとセンサ取り付け孔内壁面との間で固定又は係止する点が存在しなくなる為、ガスセンサをセンサ取り付け孔内へと挿入する際に、ガスセンサの取り付け深さを変えることが容易となる。そして、カバーに形成される取り付け部は、カバーの先端よりも先方側に配置されるシール部材よりも後端側に位置することとなる為、取り付け部ではガスセンサと取り付け対象体とを固定するだけでよく、気密を考慮する必要がないという利点も存在する。
また、シール部材は、複数設けられているほうがより好ましい。
この構成をとることで、気密性が向上し、ハウジングとカバーとの接合界面へガスが到達することがより防止される。

前記ハウジングの外面に、前記シール部材を係止するための凹溝が径方向周囲に連続して形成されていてもよい。
このようなガスセンサによれば、ハウジングに設けた凹溝でシール部材を確実に係止することができる。
更に、凹溝は１つとは限らず、複数形成されていても良い。
この構成をとることで、複数のシール部材が配置されている時に、より確実にシール部材を係止することが出来る。
また、凹溝は必ずしも径方向周囲の全体に形成されている必要は無く、一部凹溝が途切れて形成されていても、シール部材を係止できれば問題はない。

前記ハウジングの外面に後端向き面を有する第１段部が形成され、該第１段部の後端向き面と前記カバーの先端向き面との間に前記シール部材が係止されていてもよい。
このようなガスセンサによれば、ハウジングに凹溝を設けずにシール部材を係止することができ、ハウジングの加工の手間が軽減し、生産性が向上する。

この発明によれば、ハウジングとカバーとの接合面からガスセンサ内部にガスや水分等が流入することを防止し、ガスセンサの劣化や動作不良を抑制することができる。

ガスセンサ内部に保持される素子アセンブリの斜視図である。 第１の実施形態に係るガスセンサの構成を示す斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 第１の実施形態に係るガスセンサの接続端子の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るガスセンサの製造方法の一例を示す工程図である。 第２の実施形態に係るガスセンサの構成を示す断面図である。 ガスセンサ内部へガスが流入したガスセンサの構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るガスセンサ内部に保持される素子アセンブリ１５０の一例の概略構成を示す斜視図、図２は本発明の第１の実施形態に係るガスセンサ２００の斜視図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
図１において、ガスセンサ素子１０の軸線方向Ｏ（１点鎖線で示す。）を上下方向として図示し、後端部１２側をガスセンサ素子１０（及びガスセンサ）の後端側、その反対側にあるガスセンサ素子１０の検出部側をガスセンサ素子１０（及びガスセンサ）の先端側、として説明する。又、軸線方向Ｏに垂直な方向を適宜「径方向」と称する。
又、後述する接続端子及びコネクタ端子の「端子先端」と表記した場合、単にこれら端子の端部を表し、上記したガスセンサ素子１０の軸線方向Ｏから見た「先端」とは異なり、軸線方向Ｏの向きとは無関係なものとする。

図２に示すように、ガスセンサ２００は、素子アセンブリ１５０（ガスセンサ素子１０を含む）と、素子アセンブリ１５０に固定された樹脂製のカバー６０と、カバー６０内部に収容されたセラミック製のセパレータ４０と、セパレータ４０に装着された接続端子３１、３２とを備えている。なお、この実施形態では、カバー６０は、素子アセンブリ１５０にインサート成型されて固定されるカバー本体６１と、カバー本体６１に後から被せられてカバー本体６１の内部空間を閉塞する蓋部６２からなっている。又、素子アセンブリ１５０のハウジング５０とカバー本体６１との間に、後述するシール部材（Ｏリング）９０が外嵌されている。
なお、後述するように、カバー６０のうち、カバー本体６１がハウジング５０と接合されるが、蓋部６２はハウジング５０と接合されておらず、正確には、カバー本体６１が特許請求の範囲の「カバー」に相当する。但し、以下の記載では、カバー本体６１を含んだカバー６０をも含めて特許請求の範囲の「カバー」というものとする。又、ハウジング５０の後端側のうち、軸線方向Ｏの異なる位置に複数の部材が接合されている場合、最も先端側の部材が特許請求の範囲の「カバー」に相当する。

ガスセンサ素子１０は公知であるような軸線Ｏ方向に延びる略角柱状をなし、酸素濃度の検出を行う検出素子と、その検出素子を早期活性化させるために加熱を行うヒータとが互いに貼り合わされた、積層体である。検出素子はジルコニアを主体とする固体電解質体と白金を主体とする一対の電極とを中空の測定室が一部に形成された絶縁層を介して積層した構成をなしている。この検出素子は、より具体的には、固体電解質体の両面に形成された一対の電極の一方を外部に晒すと共に、他方の電極を測定室に配置した酸素ポンプセルと、固体電解質体の両面に形成された一対の電極の一方を測定室に配置すると共に、他方の電極を基準ガス室に配置した酸素濃度測定セルとを有してなり、酸素濃度測定セルの出力電圧が所定の値になるように、酸素ポンプセルの一対の電極間に流す電流を制御することで、測定室内の酸素を汲み出したり、測定室内に外部から酸素を汲み入れたりする構成をなしている。
なお、酸素ポンプセルのうち、一対の電極、及び、固体電解質体のうちでこれら電極に挟まれる部位は、酸素濃度に応じた電流が流れる検出部１１をなす。又、ガスセンサ素子１０の後端部１２には、検出素子から出力を取り出すためや、ヒータに電力を供給する５つの電極パッド１２ａ（図１ではそのうちの２つをガスセンサ素子１０の第２面１０ｂ側に図示し、第１の面１０ａに残りの３つを有する。）が形成されている。

図３に示すように、ガスセンサ素子１０の軸方向中央よりやや先端側には、有底筒状をなす金属製の金属カップ２０が、自身の内部にガスセンサ素子１０を挿通させ、検出部１１を筒底の開口２５から突出させた状態で配置されている。金属カップ２０は主体金具５０内にガスセンサ素子１０を保持するための部材であり、筒底の先端側周縁部２３は外周面にかけてテーパ状に形成されている。金属カップ２０内には、アルミナ製のセラミックリング２１と滑石粉末を圧縮して固めた滑石リング２２とが、自身をガスセンサ素子１０に挿通させた状態で収容されている。滑石リング２２は金属カップ２０内で押し潰されて細部に充填されており、これにより、ガスセンサ素子１０が金属カップ２０内で位置決めされて保持されている。

金属カップ２０と一体となったガスセンサ素子１０は、その径方向周囲を取り囲むと共に、取り付け対象体のセンサ取り付け孔内に挿入される金属からなるハウジング５０に保持されている。このハウジングはＳＵＳ４３０等のステンレス鋼からなる。ハウジング５０の外周後端側には、くさび効果により樹脂製のカバー（後述）との密着性を高めるため、軸線方向Ｏに突没する凹凸部５１が形成されている。さらに、凹凸部５１よりも先端側には、径大の径大部５２、及び後述する外側プロテクタ１００が係合される先端係合部５６が形成されている。他方、上記した凹凸部５１の後端側には、ハウジング５０内にガスセンサ素子１０を加締め保持するための加締め部５３とが形成されている。

ハウジング５０の内周で先端係合部５６付近には段部５４が形成されており、この段部５４には、ガスセンサ素子１０を保持する金属カップ２０の先端側周縁部２３が係止されている。更に、ハウジング５０の内周には滑石リング２６が、自身にガスセンサ素子１０を挿通させた状態で、金属カップ２０の後端側から装填されている。そして、滑石リング２６を後端側から押さえるように、筒状のスリーブ２７がハウジング５０内に嵌め込まれている。スリーブ２７の後端側外周には段状をなす肩部２８が形成されており、その肩部２８には、円環状の加締めパッキン２９が配置されている。
ハウジング５０の加締め部５３が、加締めパッキン２９を介してスリーブ２７の肩部２８を先端側に向けて押圧するように加締められている。加締め部５３の形成によって、スリーブ２７を介して押圧された滑石リング２６は、ハウジング５０内で押し潰されて細部にわたって充填され、この滑石リング２６と、金属カップ２０内にあらかじめ装填された滑石リング２２とによって、金属カップ２０およびガスセンサ素子１０がハウジング５０内で位置決めされ、気密に保持される。

次に、樹脂又は高分子材料からなるカバー６０について図２、図３を用いて説明する。本実施例において、カバー本体６１は、成形性の良い樹脂であるナイロン（登録商標）樹脂により、ハウジング５０の凹凸部５１から加締め部５３に至る部分にインサート成型されている。特に、表面積を大きくした凹凸部５１でカバー本体６１とハウジング５０とを接合させることにより、くさび効果によりカバー本体６１とハウジング５０との密着性及び密閉性が向上する。
第１の実施形態においては、カバー本体６１のうちハウジング５０との接合部は、ハウジング５０の径大部５２の外径と同一寸法である。又、径大部５２の後端側の外面に、凹溝Ｄ２が径方向に連続して形成されている。一方、カバー本体６１の先端は、径大部５２の後端面５２ｅ２に接するように形成され、この後端面５２ｅ２がカバー本体６１とハウジング５０との接合界面ＢＳ２になっている。なお、本発明において、「接合界面」とは、カバー（本体）とハウジングとの接する面のうち、最も先端側の面をいう。又、後端面５２ｅ２は後端を向く段部をなしている。

そして、凹溝Ｄ２にシール部材（Ｏリング）９０が外嵌され、凹溝Ｄ２に形成された先端向き面５２ｔと後端向き面５２ｓとの間に当該シール部材９０が係止されている。又、シール部材９０の外径は径大部５２より大きく、ガスセンサの取り付け対象である取り付け対象体３００には径大部５２よりわずかに径大のセンサ取り付け孔３５０が設けられている。従って、このセンサ取り付け孔３５０にガスセンサ２００を先端側から挿入して取り付けた際、シール部材９０がセンサ取り付け孔３５０の内壁３６０で潰され、取り付け対象体３００とハウジング５０との間をシールするようになっている。
このように、カバー本体６１とハウジング５０との接合界面ＢＳ２より先端側に、シール部材９０を配置すると、取り付け対象体３００から外側に流出しようとするガスＧがシール部材９０でシールされ、接合界面ＢＳ２まで到達しないので、気密性が充分でない接合界面ＢＳ２からガスＧがガスセンサ２００内に流入することが防止される。そのため、ガスＧに含まれる腐食性物質や水分によって、ガスセンサ素子１０や各種導電部材１２ａ、３１、３２等が腐食、劣化し、ガスセンサの劣化や動作不良を起こすことが抑制される。特に、取り付け対象体３００が内燃機関の吸気系統である場合、過給機等により吸気が圧縮されると内圧も上昇するので（大気圧〜６気圧）、ガスＧがガスセンサ２００内に流入しやすくなるので、上記した構成が有効となる。

カバー本体６１は、図２、図３に示すように、ハウジング５０の凹凸部５１より後端側にインサート成型され、外側プロテクタ１００のガス導入孔１１５側に沿ってハウジング５０の径大部５２より径大の半円筒部６１ａを有すると共に、半円筒部６１ａの端からガス導入孔１１５の反対側に向かって平行に２つの壁部６１ｂが延びている。そして、両壁部６１ｂの端が壁部６１ｂの面に垂直な仕切り壁６１ｃで閉じられている。このようにして、半円筒部６１ａ、２つの壁部６１ｂ、及び仕切り壁６１ｃにより、ガスセンサ素子の後端部１２を囲んでいる。又、半円筒部６１ａ、２つの壁部６１ｂ、及び仕切り壁６１ｃの後端側の高さはガスセンサ素子１０の後端部１２よりやや高く、後端部１２（及び後述するセパレータ４０、コネクタ端子７０）がカバー本体６１の内部空間に収容されるようになっている。

又、２つの壁部６１ｂから、それぞれ壁部６１ｂの面から遠ざかるように半円状のフランジ部６４が延びている。各フランジ部６４は金属円筒状のカラー８０にインサート成型されている。そして、カラー８０にネジを挿通し、このネジを取り付け対象体３００（例えば、内燃機関の吸気系統）に設けたネジ孔にネジ止めすることで、ガスセンサ２００を取り付け対象体３００に取り付けることができる。なお、カバー本体６１及び各フランジ部６４の先端向き面は面一になっていて、これらの面が取り付け対象体３００の外面に密着するようになっている。
このように、各フランジ部６４を用いてガスセンサ２００を取り付け対象体３００に取り付けるようにすると、対象物の取付け開口を比較的小径とすることができ、ハウジング５０を直接対象物にネジ止めする場合に比べ、対象物の材質等に関わらず取付けが容易で確実となる。

更に、図３に示すように、半円筒部６１ａには、ハウジング５０との接合部よりも径方向外側に延びた段部６６を形成し、この段部６６と各フランジ部６４の下面とが取り付け対象体３００の表面に接する取付け面Ａになっている。

さらにカバー本体６１は、ガス導入孔１１５の反対側に開口６３ｂを有しつつ、ガスセンサ２００の径方向（軸線方向Ｏに垂直な方向）に延びる矩形で雄型のコネクタ部６３を一体に有している。コネクタ部６３は、開口６３ｂを形成するコネクタ壁６３ａがコネクタ部６３を挿通するコネクタ端子７０の周囲に設けられており、更に、仕切り壁６１ｃに一体に接続している。コネクタ部６３のコネクタ端子７０の他端が、仕切り壁６１ｃからカバーの内部空間内に露出している。

このコネクタ部６３は、相手コネクタ（この例では、雌コネクタ）を径方向に挿抜可能である。カバーの内部空間に露出したコネクタ端子７０の他端は、カバー本体６１の内部空間にあって先端側から後端側へ隆起する棚部６１ｄ上にアウトサート成型され、棚部６１ｄに付着固定されている。なお、本発明においては、アウトサート成型とインサート成型とを特に区別せずに表記する。

他方、ガスセンサ素子１０は、後端部１２がハウジング５０の後端（加締め部５３）よりも後方に突出させられており、その後端部１２には、絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ４０が被せられている。そして、セパレータ４０の挿通孔４１に、ガスセンサ素子１０の後端部１２に設けられた電極パッド１２ａが収容され、挿通孔４１に配置された接続端子３１、３２が電極パッド１２ａに電気的に接続される。又、セパレータ４０外に表出する接続端子３１、３２の一端（後述する外部回路側接続端子部）は径方向に延び、コネクタ端子７０に電気的に接続されるようになっている。
以上のようにして、ガスセンサ素子１０の電極パッド１２ａとコネクタ端子７０とが接続端子３１、３２を介して電気的に接続され、この状態で蓋部６２をカバー本体６１に被せて両者を接合（例えば溶着）することで、セパレータ４０がカバー６０で覆われてガスセンサ２００が構成される。

一方、ガスセンサ素子１０の検出部１１の外周面は、多孔質状の保護層１５により被覆され、検出部１１のうち外部に晒される電極を吸気等による被毒や被水から保護している。そして、ハウジングの先端係合部５６に外側プロテクタ１００が嵌められ、レーザ溶接によって固定され、外側プロテクタ１００内部に収容された検出部１１を保護している。外側プロテクタ１００の内側のうち、検出部１１とガス導入孔１１５との間には内側プロテクタ１１２が配置され、ガス導入孔１１５から外側プロテクタ１００内部に導入されたガスが検出部１１に直接晒されることを抑制している。よって、ガス中に含まれる水分や油分がガスセンサ素子１０に付着することを抑制でき、ガスセンサ素子１０にクラックや割れが生じることを抑制できる。また、ガス中に含まれる煤においてもガスセンサ素子１０に付着することを抑制でき、ガスセンサ２００の検出精度が低下する事を抑制できる。

一方、外側プロテクタ１００の一部には、ガスセンサ素子１０の検出部１１にガスを晒すためのガス導入孔１１５が形成されている。このガス導入孔１１５は軸線方向に延びるスリット形状を有している。このように、スリット形状を有するガス導入孔１１５を設けることで、外側プロテクタ１００内のガス置換が早期に行なわれ、検出素子の検出精度の低下を抑制できる。第１の実施形態では、このガス導入孔１１５の幅は１．０ｍｍである。このように、導入孔の幅が０．５ｍｍ以上であれば、外側プロテクタ１００内のガス置換が早期に行われ、ガス検出精度が低下することを防止できる。

なお、内燃機関の吸気系統にガスセンサ２００を取り付ける場合、ガス導入孔１１５の向きを吸気系統の下流側に合わせると、ガスセンサ素子１０にクラックや割れが生じることを抑制でき、さらに、ガスセンサ２００の検出精度が低下する事を抑制できる。

次に、図３、図４を参照し、導電部材３１、３２、７０の構成について説明する。なお、図５は、セパレータ４０及び接続端子３１、３２について説明した斜視図である。
接続端子３１、３２は、長片状の導電部材（金属片等）をプレス等で打ち抜き、所定形状に折り曲げて形成されている。この接続端子３１、３２は、セパレータ４０の挿通孔４１内に配置され、電極パット１２ａにそれぞれ接続される素子側接続端子部３１ａ、３２ａと、それぞれ素子側接続端子部３１ａ、３２ａとコネクタ端子７０とを接続する外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂとを一体に有している。
このうち、素子側接続端子部３１ａ、３２ａは、挿通孔４１の壁面に沿う引き出し部３１ｔ、３２ｔと、引き出し部３１ｔ、３２ｔの先端側で屈曲し、弾性力によってセパレータ４０の軸方向中心に向かって膨らんでいる接触部３１ｒ、３２ｒを備えている。そして、ガスセンサ素子１０の後端部１２をセパレータ４０の挿通孔４１に挿通した際、素子側接続端子部３１ａ、３２ａ（接触部３１ｒ、３２ｒ）が電極パット１２ａと摺動し、素子側接続端子部３１ａ、３２ａの弾性力によって電極パット１２ａとの接圧を増すことで、確実な電気的接続が図られる。

他方、外部回路側接続端子３１ｂ、３２ｂについて詳細に説明する。
外部回路側接続端子３１ｂは、引き出し部３１ｔから第１屈曲部３１ｅを介してセパレータ４０の上面４０ａに沿って径方向に延びる水平部３１ｓと、水平部３１ｓから第２屈曲部３１ｆを介してセパレータ４０の上面４０ａから軸方向中央に向かって径方向外側に拡がりつつ斜めに延びる第１端子部３１ｂ１と、第１端子部３１ｂ１から第３屈曲部３１ｇを介して径方向外側に水平に延びる第２端子部３１ｂ２とを一体に形成してなる。

又、外部回路接続端子３２ｂは、引き出し部３２ｔから第１屈曲部３２ｅを介してセパレータ４０の上面４０ａに沿って径方向に延びる水平部３２ｓと水平部３２ｓから第２屈曲部３２ｆを介してセパレータ４０の上面４０ａから軸方向中央に向かって径方向外側に拡がりつつ斜めに延びる第１端子部３２ｂ１と、第１端子部３２ｂ１から第３屈曲部３２ｇを介して径方向外側に水平に延びる第２端子部３２ｂ２とを一体に形成してなる。
なお、第１端子部３２ｂ１の角度は第１端子部３１ｂ１の角度と同一であり、第２端子部３２ｂ２は第２端子部３１ｂ２と一列に並んでいる。
また、接続端子３１の水平部３１ｓは、セパレータ４０の挿通孔４１から図４の奥側に向かってまっすぐに延びている。これに対し、接続端子３２の水平部３２ｓは、これら水平部３１ｓに接触しないよう、挿通孔４１の外周を通って３つの水平部３１ｓの両外側から同様に図４の奥側に向かってまっすぐに延びている。

このように、接続端子３１、３２がセパレータ４０の後端向き面４０ａから径方向に延びているため、接続端子３１、３２やそれに接続されるリード線等がセパレータ４０の後端向き面４０ａより後端側に突出することが無く、その分だけガスセンサ２００の軸線方向Ｏの高さが低くなり、ガスセンサ２００を対象物に取り付けた際の突き出し長さを短くすることができる。
又、外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂは、セパレータ４０の軸方向中央に向かって屈曲するので、この屈曲部で接続されるコネクタ端子７０の軸線方向の高さを先端側へ向かって低くすることができる。コネクタ部６３は、相手コネクタを径方向に挿抜させるためにコネクタ端子７０より後端側及び先端側へ突出するが、コネクタ端子７０の高さを低くすることでコネクタ部６３の高さも低くなり、その分だけガスセンサ２００の軸線方向Ｏの高さが低くなり、ガスセンサ２００を対象物に取り付けた際の突き出し長さを短くすることができる。

なお、コネクタ側接続端子部３１ｂ、３２ｂの屈曲位置（つまりコネクタ端子７０の軸線方向の高さ）は、セパレータ４０の軸方向中心Ｃよりやや後端側に設定してある。このようにすると、コネクタ部６３の先端向き面６３ａが取付け面Ａより先端側に突出してセンサ取り付け孔３５０の表面と干渉し、結果としてガスセンサ２００の取付け深さが浅くなることをも防止し、ガスセンサ２００の突き出し長さを短くすることができる。具体的には、この実施形態では、先端向き面６３ａは取付け面Ａよりやや後端側に位置している。

なお、ガスセンサ２００を取り付ける対象である取り付け対象体としては、種々の内燃機関が挙げられ、特に自動車等の車両の内燃機関の吸気系統が挙げられる。ここで、吸気系統とは、吸気取り入れ口から内燃機関の吸気ポートまでの間の吸気通路であり、例えば、吸気管、及び吸気管から分岐して内燃機関の吸気ポートに接続される吸気マニホールドが挙げられる。又、吸気は、新気（排気を含まない新鮮な空気）の他、排気の一部が吸気系統へ還流（再循環）されて新気と混合された混合ガスを含む。
又、上記実施形態のガスセンサ素子１０は、いわゆる全領域空燃比センサであるが、空燃比センサの他、酸素センサ（λセンサ）、ＮＯｘセンサを用いることができる。
なお、吸気側の特定ガス濃度を検出して内燃機関を制御した場合、排気側にガスセンサを設けて排気中の特定ガス濃度を検出する場合に比べ、内燃機関を精度よく制御できる。これは、排気中の特定ガス濃度に応じた制御がフィードバック制御であるのに対し、吸気側の特定ガス濃度に応じた制御は、燃焼前に対応ができるからである。

次に、図５を参照し、本発明の第１の実施形態に係るガスセンサ２００の製造方法の一例について説明する。
まず、インサート成型され公知の方法により作成された素子アセンブリ１５０、カラー８０、及びコネクタ端子７０を適宜金型の内部に設置する（図５（ａ））。次に、金型内に樹脂を射出成形し、カバー本体６１がインサート成型される。（図５（ｂ））。次に予め接続端子３１、３２を装着したセパレータ４０を、カバー本体６１内部に配置されたガスセンサ素子２０の後端部１２に嵌め込み（図５（ｃ））、接続端子３１、３２を電極パット１２ａ及びコネクタ端子７０に接続する（図５（ｄ））。又、接続端子３１、３２とコネクタ端子７０とを適宜、スポット溶接等で電気的に接続する。
そして、カバー本体６１の開口に蓋部６２を被せ（図５（ｅ））、カバー本体６１と蓋部６２との合わせ目Ｊ１を一体化（例えば、溶着）して封止し、カバー６０を形成させる。そして、上記した径大部５２の凹溝Ｄ２（いずれも図示せず）にＯリング９０を外嵌し、ガスセンサ２００を得る（図５（ｆ））。

次に、図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係るガスセンサ２１０の構成について説明する。ガスセンサ２１０は、第１の実施形態におけるハウジング５０側の凹溝Ｄ２の代わりに、ハウジング５０とカバー本体６１との間に隙間を設けて凹溝Ｄ１を形成させたこと以外は、第１の実施形態と同一であるので、第１の実施形態と同一の構成部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図６は、ガスセンサ２１０の構成を示す断面図であり、第１の実施形態の図３に対応した図である。この図において、カバー本体６１の先端は径大部５２まで形成されず、軸線方向Ｏに径大部５２との間に隙間を有している。さらに、カバー本体６１の先端面が先端に向く段部（この段部の先端面が、特許請求の範囲の「先端向き面」）６１ｓを形成している。そして、径大部５２の後端面（特許請求の範囲の「第１段部」に相当）５２ｅ１と、カバー本体６１の段部（先端面）６１ｓとの間に形成された凹溝Ｄ１にシール部材（Ｏリング）９０が外嵌され、この凹溝Ｄ１にシール部材９０が係止されている。なお、径大部５２の後端面５２ｅ１は後端を向く段部をなしている。

第２の実施形態においても、カバー本体６１とハウジング５０との接合界面ＢＳ１（段部６１ｓの位置）より先端側に、シール部材９０が配置されているので、取り付け対象体３００から外側に流出しようとするガスＧがシール部材９０でシールされ、接合界面ＢＳ１まで到達せず、気密性が充分でない接合界面ＢＳ１からガスＧがガスセンサ２１０内に流入することが防止される。
なお、第２の実施形態の場合、第１の実施形態のようにハウジングに凹溝を設ける場合に比べ、加工の手間が軽減し、生産性が向上する。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。

又、上記実施形態では、カバーはハウジングにインサート成型されているが、これに限られず、カバーが例えば圧入、隙間嵌め等の嵌合や、加締め、溶接、溶着等によりハウジングに接合されていてもよい。
さらに、上記実施形態では、カバーは、セパレータを収容、保護するよう構成されているが、これに限られず、カバーが例えば放熱、各種端子金具を収容するよう構成されていてよい。
シール部材としては、Ｏリングの他、板パッキンを用いることができる。この場合、図３の取り付け孔３５０に段部を設け、段部に径大部５２の先端向き面を、板パッキンを介在させて当接させることで、達成できる。又、ガスセンサにコネクタ部を一体で設けず、外部コネクタをリード線や端子等の導電部材でガスセンサに接続してもよい。又、この導電部材の一部をカバー内に収容するように構成してもよい。

又、上記実施形態ではカバーをナイロン樹脂から成型したが、他の公知である高分子材料によって成型しても何ら問題は無い。

２００、２１０ ガスセンサ
１０ ガスセンサ素子
１１ 検出部
５０ ハウジング
５２ｅ１ 第１段部
６０、６１ カバー（カバー本体）
６１ｓ カバーの先端向き面（段部）
９０ シール部材（Ｏリング）
３００ 取り付け対象体
３５０ センサ取り付け孔
ＢＳ１、ＢＳ２ 接合面
Ｄ１、Ｄ２ 凹溝
Ｏ 軸線方向

Claims (3)

1. 軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有するガスセンサ素子と、
   前記ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲むと共に、取り付け対象体のセンサ取り付け孔内に挿入される金属からなるハウジングと、
   を備えるガスセンサであって、
   前記ハウジングの後端部の外側に接合される高分子材料からなるカバーと、
   前記カバーの先端よりも先方側で、前記ハウジングの径方向外側に配置されると共に、前記センサ取り付け孔内壁に圧接するシール部材とを備えたガスセンサ。
2. 前記ハウジングの外面に、前記シール部材を係止するための凹溝が径方向周囲に連続して形成されている請求項１記載のガスセンサ。
3. 前記ハウジングの外面に後端向き面を有する第１段部が形成され、該第１段部の後端向き面と前記カバーの先端向き面との間に前記シール部材が係止されている請求項１記載のガスセンサ。

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