JP2011145270A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ガスセンサの軸線方向の高さを低くして、ガスセンサを対象物に取り付けた際の突き出し長さを短くした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を有すると共に、自身の後端側に電極パッドを有するガスセンサ素子と、電極パッドに電気的に接続される接続端子３１、３２と、軸線方向に沿って延びると共に、接続端子を挿通させる挿通孔４１を有する絶縁性のセパレータ４０と、を備え、接続端子は、挿通孔内に配置され、電極パッドに接続される素子側接続端子部３１ａ、３２ａと、該素子側接続端子部から少なくとも１つ以上の第１屈曲部３１ｅ、３２ｅを介して、セパレータの外側面よりも径方向外側に向かって延びる外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂとを備えたガスセンサである。
【選択図】図４

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（主体金具）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、安全性向上を目的にボンネットとエンジン部品の間隔を確保する必要があり、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。
そこで、本発明は、ガスセンサの軸線方向の高さを低くして、ガスセンサ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と共に、自身の後端側に電極パッドを有するガスセンサ素子と、前記電極パッドに電気的に接続される接続端子と、前記軸線方向に沿って延びると共に、前記接続端子を挿通させる挿通孔を有する絶縁性のセパレータと、を備え、前記接続端子は、前記挿通孔内に配置され、前記電極パッドに接続される素子側接続端子部と、該素子側接続端子部から少なくとも１つ以上の第１屈曲部を介して、前記セパレータの外側面よりも径方向外側に向かって延びる外部回路側接続端子部とを備えている。
このようなガスセンサによれば、外部回路側接続端子部がセパレータの外側面よりも径方向外側に延びるため、外部回路側接続端子部自身の高さが低くなると共に、それに接続されるリード線等の導電部材がセパレータの後方側に配置されることが無く、その分だけガスセンサの軸線方向の高さが低くなり、ガスセンサを取付け対象体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、セパレータは、挿通孔を全周にわたって囲む筒状部材であっても良いし、挿通孔の一部が外部まで露出するように筒状部材の一部を切欠いた形状であっても良い。
また、素子側接続端子部は、セパレータの挿通孔内に配置されていれば良く、例えば、軸線方向に直線状に延びる棒状部材であっても良いし、セパレータの挿通孔内で折り返されて延びる略Ｕ字状の部材であっても良い。
また、「外部回路側接続端子部が、セパレータの外側面よりも径方向外側に向かって延びる」とは、セパレータの後方側（又は前方側）からセパレータを軸線方向に見たときに、セパレータの外側面より径方向外側に外部回路側接続端子部が突出していればよい。
また、外部回路接続端子部の素子側接続端子部とは反対側の端部は、直接外部回路に接続していても良いし、他の端子や、リード線を介して外部回路に接続していても良い。
さらに、外部回路側接続端子部は、ガスセンサを対象物に取り付けた際に、車両のボンネットとの間隔が十分に確保できるのであれば、素子側接続端子部とは反対側の端部は、さらにガスセンサの軸線方向後端側に向かって伸びていても良いし、先端側に向かって伸びていても良い。

さらに、本発明のガスセンサは、前記セパレータを覆うカバーを備えており、前記カバーが、前記径方向に挿抜可能な開口を有するコネクタ部を一体に有していてもよい。
このようなガスセンサによれば、外部回路とを電気的に接続するコネクタ部と、ガスセンサ素子とをガスセンサ内に一体に有するので、ガスセンサをコンパクトにすると共に、コネクタ部をガスセンサとは別体に設け、かつガスセンサとコネクタ部とを外部回路接続端子部、他の端子、又はリード線にて接続するのに比べて電気的接続の信頼性が向上する。
そして、コネクタ部をガスセンサに一体に形成する場合には、コネクタ部の開口を径方向に挿抜可能にしておけば、ガスセンサの軸線方向の高さが高くなることが抑制でき、ガスセンサ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。

さらに、本発明のガスセンサにおいては、前記外部回路側接続端子部は、前記セパレータの外側面よりも径方向外側に配置される第２屈曲部を介して、前記セパレータの軸線方向中央側に向かって延びる第１端子部と、前記第１端子部から第３屈曲部を介して、前記径方向外側に向かって延びる第２端子部と、を一体に形成してなり、前記第２端子部が前記コネクタ部の前記開口を挿通していてもよい。
このようなガスセンサによれば、第２端子部を、セパレータの軸線方向中央側に向かって延びる第１端子部を介して、径方向外側に向かって延ばすことで、第２端子部の位置をセパレータの軸線方向中央付近に配置することができる。コネクタ部は、通常、開口を形成するためのコネクタ壁がコネクタ部を挿通する第２端子部の周囲に形成される。この際、第２端子部の位置を上述の位置にすることで、コネクタ壁の後端壁の高さが低くなり、その分だけガスセンサの軸線方向の高さが低くなり、ガスセンサを取付け対象体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、第２端子部の位置を上述の位置にすることで、コネクタ部の先端壁がガスセンサの取付け対象体に干渉し、結果として取付け深さが浅くなることをも防止し、同様にガスセンサの突き出し長さを短くすることができる。
また、外部回路側接続端子部を、直接コネクタ部の開口に挿通させているので、電気的接続の信頼性が向上する。

さらに、本発明のガスセンサにおいては、前記外部回路側接続端子部は、前記セパレータの外側面よりも径方向外側に配置される第２屈曲部を介して、前記セパレータの軸線方向中央側に向かって延びる第１端子部と、前記第１端子部から第３屈曲部を介して、前記径方向外側に向かって延びる第２端子部と、を一体に形成してなり、前記第２端子部は、前記コネクタ部の前記開口を前記径方向に挿通するコネクタ端子に電気的に接続されていてもよい。
このようなガスセンサによれば、第２端子部を、セパレータの軸線方向中央側に向かって延びる第１端子部を介して、径方向外側に向かって延ばすことで、第２端子部に接続されるコネクタ端子の位置をセパレータの軸線方向中央付近に配置することができる。コネクタ部は、通常、開口を形成するためのコネクタ壁がコネクタ部を挿通するコネクタ端子の周囲に形成される。この際、コネクタ端子の位置を上述の位置にすることで、コネクタ壁の後端壁の高さも低くなり、その分だけガスセンサの軸線方向の高さが低くなり、ガスセンサを取付け対象体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、第２端子部の位置を上述の位置にすることで、コネクタ部の先端壁がガスセンサの取付け対象体に干渉し、結果として取付け深さが浅くなることをも防止し、同様にガスセンサの突き出し長さを短くすることができる。

さらに、本発明のガスセンサにおいては、前記コネクタ部の前記開口には、コネクタ端子が挿通されており、前記コネクタ端子は、前記コネクタ部の開口を前記径方向に挿通する第１コネクタ端子部と、前記第１コネクタ端子部から第４屈曲部を介して、前記セパレータの軸線方向先端側及び／又は後端側に向かって延びる第２コネクタ端子部とを備え、前記第２コネクタ端子部は、前記外部回路側接続端子部に電気的に接続されていてもよい。
このようなガスセンサによれば、コネクタ端子に、セパレータの軸線方向先端側及び／又は後端側に向かって延びる第２コネクタ端子部を備え、この第２コネクタ端子部を外部回路側接続端子部に電気的に接続することで、コネクタ部の開口を挿通する第１コネクタ端子部の位置がセパレータの軸線方向中央付近に配置することができる。コネクタ部は、通常、開口を形成するためのコネクタ壁がコネクタ部を挿通する第１コネクタ端子部の周囲に形成される。この際、第１コネクタ端子部の位置を上述の位置にすることで、コネクタ壁の後端壁の高さが低くなり、その分だけガスセンサの軸線方向の高さが低くなり、ガスセンサを取付け対象体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、第１コネクタ端子部の位置を上述の位置にすることで、コネクタ部の先端壁がガスセンサの取付け対象体に干渉し、結果として取付け深さが浅くなることをも防止し、同様にガスセンサの突き出し長さを短くすることができる。
さらに、比較的厚みが厚く剛性の高いコネクタ端子に第２コネクタ端子部を設けているため、第２コネクタ端子部が外部回路側接続端子部と接した際、第２コネクタ端子部の弾性力も大きくなり、当該弾性力によって両者の接圧も高くなって電気的接続の信頼性が向上する。

前記セパレータは、前記挿通孔内に前記ガスセンサ素子の前記後端側を挿通し、該挿通孔に収容された前記ガスセンサ素子の前記電極パッドに、前記接続端子の素子側接続端子部が摺動可能に接続されていてもよい。
このようなガスセンサによれば、予めガスセンサ素子（又はセパレータ）をカバーに収容しておき、これに後からセパレータ（又はガスセンサ素子）を嵌め込むことができ、ガスセンサの製造が容易になる。

さらに、本発明のガスセンサにおいては、前記ガスセンサ素子は矩形形状を有し、前記電極パッドは前記コネクタ部を向く前記ガスセンサ素子の第１面上、及び、該第１面とは反対側を向くガスセンサ素子の第２面上に配置されており、前記第２面上に形成された電極パッドに接続する前記接続端子の前記外部回路側接続端子部は、前第１面上に形成された電極パッドに接続する前記接続端子の前記外部回路側接続端子部よりも前記コネクタ部の幅方向外側に配置されていることが好ましい。これにより、接続端子を複数用いた場合においても、外部回路側接続端子部同士の断線を防止しつつ適切な接続形態を採ることができると共に、ガスセンサの軸線方向の高さを低くすることができる。

さらに、本発明のガスセンサにおいては、前記ガスセンサ素子は矩形形状を有し、前記電極パッドは、前記コネクタ部を向く前記ガスセンサ素子の第１面上、及び、該第１面とは反対側を向くガスセンサ素子の第２面上に配置されており、前記第２面上に形成された電極パッドに接続する前記接続端子の前記外部回路側接続端子部と、前記第１面上に形成された電極パッドに接続する前記接続端子の前記外部回路側接続端子部とのいずれか一方は、前記セパレータよりも後方側に配置され、他方は前記セパレータの先方側に配置されることが好ましい。これにより、外部回路側接続端子部同士の断線を防止しつつ適切な接続形態を採ることができると共に、ガスセンサの軸線方向の高さを低くすることができる。

この発明によれば、ガスセンサの軸線方向の高さを低くして、ガスセンサ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。

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。 ガスセンサ内部に保持されるガスセンサ素子の断面図である。 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。 第２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。 第３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。 第４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。

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２００の斜視図、図２は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
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の主体金具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が外嵌めされている。

このうち、素子アセンブリ１５０について図２、図３を用いて説明する。図３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の斜視図である。なお、図３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１１（図２参照）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。

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、検出素子からの出力を取り出すためや、ヒータに電力を供給するための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面１０ａに残りの３つを有する。）が形成されている。

そして、図２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、その周囲を筒状の主体金具５０に取り囲まれて保持されている。この主体金具５０はＳＵＳ４３０等のステンレス鋼からなる。具体的には、主体金具５０の内周には段部５４が形成されており、この段部５４に、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、主体金具５０の内周には滑石リング２６が、自身をガスセンサ素子１０に挿通させた状態で、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が主体金具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。

一方、主体金具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、主体金具５０の凹凸部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、凹凸部５１の後端側には、主体金具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。

主体金具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、主体金具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が主体金具５０内で位置決めされ、気密に保持される。

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、主体金具の先端係合部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。

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、カバー本体６１について図１、図２を用いて説明する。カバー本体６１は、図２に示すように、主体金具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と主体金具５０とを接合させることにより、カバー本体６１と主体金具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のうち主体金具５０との接合部の外径は、主体金具５０の径大部５２の外径と同一寸法である。又、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６１ｓを形成している。

そして、径大部５２の後端面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。
又、シール部材９０の外径は径大部５２より大きく、ガスセンサの取付け対象体３００には径大部５２よりわずかに径大の開口が設けられている。従って、この開口にガスセンサ２００を先端側から挿入して取り付けた際、シール部材９０が取付け対象体３００の壁面で潰され、取付け対象体３００と主体金具５０との間をシールするようになっている。

そして、図１に示すように、カバー本体６１の主体金具５０との接合部より後端側には、プロテクタ１００のガス導入孔１１５側に主体金具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１０の後端部１２の周囲を囲んでいる。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、このネジをガスセンサ２００の取付け対象体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を取付け対象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、これら面が取付け対象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を取付け対象体３００に取り付けるようにすると、取付け対象体３００の取付け開口を比較的小径とすることができ、主体金具５０を直接取付け対象体３００にネジ止めする場合に比べ、取付け対象体３００の材質等に関わらず取付けが容易で確実となる。

さらに、図２に示すように、半円筒部６１ａには、主体金具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。そして、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。内部空間内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、その後端部１２が主体金具５０の後端（加締め部５３）よりも後方に突出されており、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の後端側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３１ｂ、３２ｂ）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。

次に、図４を参照し、接続端子３１、３２の詳細な構成について説明する。この図４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。ここで、接続端子３１は矩形の挿通孔４１の壁面のうち、図４の奥側の面に３つ並んで配置され、ガスセンサ素子１０の出力を示す３つの電極パッド１２ａに接続されている。一方、接続端子３２は挿通孔４１の壁面のうち、接続端子３１に対向する面に２つ並んで配置され、ガスセンサ素子１０の内蔵ヒータを通電する２つの電極パッド１２ａに接続されている。

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、電極パッド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）が電極パッド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ド１２ａとの接圧を増すことで、確実な電気的接続が図られる。

次に、外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂについて詳細に説明する。
外部回路側接続端子部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（後端向き面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。

他方、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。

そして、図１、図２に示すように、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た状態で蓋部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。

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、素子アセンブリ１５０を公知の手法により作成する。
その後、インサート成形される素子アセンブリ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をインサート成形する（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を電極パッド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とカバー本体６１との間の凹溝Ｄ１（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））。

このように、接続端子３１、３２の外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂがセパレータ４０の外側面よりも径方向外側に向かってに延びているため、外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂ自身の高さが低くなると共に、コネクタ端子７０がセパレータ４０の後端向き面４０ａより後方側に配置されることが無く、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を取付け対象体３００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。

また、カバー６０が、径方向に挿抜可能な開口６３ｂを有するコネクタ部６３一体に有しているので、ガスセンサ２００をコンパクトにすると共に、ガスセンサとコネクタ部とを別体にて設け、リード線を介してコネクタ端子と接続端子とを電気的に接続する場合に比べ、電気的接続の信頼性が向上する。

又、外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂは、セパレータ４０の外側面よりも径方向外側に配置される第２屈曲部３１ｆ、３２ｆを介して、セパレータ４０の軸方向中央に向かって延びる第１端子部３１ｂ１、３２ｂ１と、第１端子部３１ｂ１、３２ｂ１から第３屈曲部３１ｇ、３２ｇを介して、径方向外側に向かって延びる第２端子部３１ｂ２、３２ｂ２を有することで、第２端子部３１ｂ２、３２ｂ２に接続されるコネクタ端子７０の位置をセパレータ４０の軸線方向中央付近に配置することができる。これにより、コネクタ壁６３ａ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を取付け対象対象体３００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。
また、第２端子部３１ｂ２、３２ｂ２に接続されるコネクタ端子７０の位置をセパレータ４０の軸線方向中央付近に配置することができることで、コネクタ壁６３ａが取付け面Ａより先端側に突出して取付け対象体３００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、コネクタ壁６３ａは取付け面Ａよりやや後端側に位置している。

さらに、コネクタ部６３とは反対側を向く第２面１０ｂに形成された電極パッド１２ａに接続する接続端子３２の外部回路側接続端子部３２ｂは、コネクタ部６３を向く第１面１０ａに形成された電極パッド１２ａに接続する接続端子３１の外部回路側接続端子部３１ｂよりもコネクタ部６３の幅方向外側に配置されているので、接続端子３１、３２のように複数用いた場合においても、外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂ同士の断線を防止しつつ適切な接続形態を採ることができると共に、ガスセンサの軸線方向の高さを低くすることができる。

なお、ガスセンサ２００の取付け対象体３００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６、図７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接続端子３２を、接続端子３３に変えたこと以外は、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、第１の実施形態と同様、接続端子３３は、素子側接続端子部３３ａと外部回路側接続端子部３３ｂとを有している。但し、外部回路側接続端子部３３ｂはセパレータ４０の下面（先端向き）４０ｂから、セパレータ４０の外側面より径方向外側に延びる点が第１の実施形態と異なっている。又、外部回路側接続端子部３３ｂがセパレータ４０の下面４０ｂから延びるのに伴い、外部回路側接続端子部３３ｂと干渉しないよう、棚部６１ｄの壁面が斜めにカットされている。

図７は、接続端子３３の詳細な構成を示し、第１の実施形態の図４に対応した図である。ここで、接続端子３１の構成は図４と同一である。
素子側接続端子部３３ａは、接触部３３ｒと、引き出し部３３ｔを有している。但し、外部回路側接続端子部３３ｂをセパレータ４０の下面４０ｂ側に位置させるため、引き出し部３３ｔは先端側で自由端となると共に後端側で屈曲して接触部３３ｒへ繋がり、接触部３３ｒの下面４０ｂ側で外部回路側接続端子部３３ｂの水平部３３ｓへ接続している。水平部３３ｓは、引き出し部３３ｔからセパレータ４０の下面４０ｂに沿って径方向に延びている。また、水平部３２ｓと同様に、水平部３３ｓは挿通孔４１の外周を通って図４の奥側に向かってまっすぐに延び、セパレータ４０の上面４０ａ又は下面４０ｂから見たとき、３つの水平部３１ｓの両外側に位置している。

さらに、外部回路側接続端子部３３ｂは、水平部３３ｓから第２屈曲部３３ｆを介してセパレータ４０の下面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３３ｂ１と、第１端子部３３ｂ１から第３屈曲部３３ｇを介して径方向外側に水平に延びる第２端子部３３ｂ２とを一体に形成してなる。なお、第２端子部３３ｂ２は、第２端子部３１ｂ２と同じ高さで延びており、第２の実施形態においても、第２端子部３３ｂ２は第２端子部３１ｂ２と一列に並んでいる。このため、第１の実施形態と同様、セパレータ４０をガスセンサ素子１０に嵌め込んだ際、第２端子部３３ｂ２、第２端子部３１ｂ２がコネクタ端子７０上に接するようになる。そして、この状態で、第２端子部３３ｂ２及び第２端子部３１ｂ２と、コネクタ端子７０とをそれぞれ溶接等によって電気的に接続する。

第２の実施形態においても、接続端子３１、３３がセパレータ４０の外側面よりも径方向外側に向かって延びているため、外部回路側接続端子部３１ｂ、３３ｂ自身の高さが低くなると共に、コネクタ端子７０がセパレータ４０の上面４０ａより後方側に突出することが無く、その分だけガスセンサの軸線方向Ｏの高さが低くなり、ガスセンサを取付け対象体３００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。

また、コネクタ部６３とは反対側を向く第２面１０ｂに形成された電極パッド１２ａに接続する接続端子３３の外部回路側接続端子部３３ｂが、セパレータ４０よりも先方側（下面４０ｂ）に配置され、コネクタ部６３を向く第１面１０ａに形成された電極パッド１２ａに接続する接続端子３１の外部回路側接続端子部３１ｂが、セパレータ４０の後方側（上面４０ａ）に配置されているので、接続端子３１、３３のように複数用いた場合においても、外部回路側接続端子部３１ｂ、３３ｂ同士の断線を防止しつつ適切な接続形態を採ることができると共に、ガスセンサの軸線方向の高さを低くすることができる。

次に、図８を参照して、本発明の第３の実施形態に係るガスセンサ２２０の構成について説明する。ガスセンサ２２０は、第１の実施形態におけるカバー６０の代わりに、カバー６０を軸線方向Ｏに２分割した構成を有する上カバー６２ｘ及び下カバー６１ｘを設けたことが第１の実施形態と異なる。又、ガスセンサ２２０は、コネクタ端子７０を用いる代わりに、接続端子３１、３２の第２端子部３１ｂ２、３２ｂ２がコネクタ部６３の開口６３ｂに挿通していることが第１の実施形態と異なる。但し、これらの変更点以外は、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８は、ガスセンサ２２０の構成を示す分解斜視図であり、第１の実施形態の図２又は図５に対応した図である。この図において、それぞれ接続端子３１、３２の素子側接続端子部３１ａ、３２ａ、水平部３１ｓ、３２ｓ、及び第１端子部３１ｂ１、３２ｂ１の構成は第１の実施形態と同一である。一方、第１端子部３１ｂ１、３２ｂ１から、それぞれ第３屈曲部３１ｇ、３２ｇを介して第２端子部３１ｂ２、３２ｂ２がコネクタ部６３内に到達するまで径方向に延びている。

そして、このように接続端子３１、３２をセパレータ４０に装着し、第１の実施形態と同様に下カバー６１ｘをインサート成型する。但し、下カバー６１ｘ及びこれと一体の下側コネクタ部６３ｘの軸線方向Ｏの厚みはカバー本体６１及びコネクタ部６３の約１／２である。又、第２端子部３１ｂ２、３２ｂ２を下カバー６１ｘに固定するため、第２端子部３１ｂ２、３２ｂ２の長手方向中央部付近は、第２端子部３１ｂ２、３２ｂ２に直交する仕切り壁６５ｘに埋設されている。
このようにして形成された下カバー６１ｘに、下カバー６１ｘと同一外形を有する上カバー６２ｘを後端側から被せ（図８（ａ））、下カバー６１ｘと上カバー６２ｘとの合わせ目Ｊ２を一体化（例えば、溶着）して封止し、カバー６９を形成させてガスセンサ２２０を得る（図８（ｂ））。

第３の実施形態においても、接続端子３１、３２の外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂがセパレータ４０の外側面よりも径方向外側に向かって延びているため、外部回路側接続端子部３１ｂ、３２ｂ自身の高さが高くなることが無く、その分だけガスセンサの軸線方向Ｏの高さが低くなり、ガスセンサを取付け対象体３００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。
さらに、第３の実施形態の場合、第２端子部３１ｂ２、３２ｂ２を直接、コネクタ部６３の開口６３ｂを挿通しているので、第１の実施形態のように接続端子３１、３２とコネクタ端子７０とを溶接等で後から電気的に接続する必要がなく、生産性が向上すると共に、ガスセンサ素子１０からコネクタ部６３に至る電気的接続を確実にすることができる。

次に、図９を参照して、本発明の第４の実施形態に係るガスセンサ２３０の構成について説明する。ガスセンサ２３０は、第１の実施形態における接続端子３１、３２を、接続端子３４、３５に変えたと共に、コネクタ端子７０をコネクタ端子７３に変えたこと以外は、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９は、ガスセンサ２３０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、第１の実施形態と同様、接続端子３４、３５は、素子側接続端子部３４ａ、３５ａ、並びに外部回路側接続端子部３４ｂ、３５ｂを有している。この外部回路側接続端子部３４ｂ、３５ｂは、第１の実施形態とは異なり、水平部のみ（共に図示せず）を有している。そして、外部回路側接続端子部３４ｂ、３５ｂは、セパレータ４０の軸方向中央に向かって延びず、セパレータ４０の上面４０ａと同一高さで径方向外側に延びている。
又、コネクタ端子７３は、コネクタ部６３に収容され径方向に延びる第１コネクタ端子部７３ａと、第１コネクタ端子部７３ａから第４屈曲部７３ｆを介してセパレータ４０の後端側（上面４０ａ）に向かって斜めに延びる第２コネクタ端子部７３ｂとを備える。

従って、第１の実施形態と同様、接続端子３４、３５を装着したセパレータ４０をガスセンサ素子１０に嵌め込んだ際、外部回路側接続端子部３４ｂ、３５ｂが第２コネクタ端子部７３ｂの端子先端上に接するようになる。そして、この状態で、外部回路側接続端子部３４ｂ、３５ｂと、第２コネクタ端子部７３ｂの端子先端とをそれぞれ溶接等によって電気的に接続する。

第４の実施形態においても、接続端子３４、３５の外部回路端子部３４ｂ、３５ｂがセパレータ４０の外側面よりも径方向外側に向かって延びているため、外部回路側接続端子部３４ｂ、３５ｂ自身の高さが低くなると共に、それに接続されるコネクタ端子７３がセパレータ４０の上面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の軸線方向Ｏの高さが低くなり、ガスセンサを取付け対象体３００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。
さらに、第４の実施形態においては、比較的厚みが厚く剛性の高いコネクタ端子７３に第２コネクタ端子部７３ｂを設けているため、第２コネクタ端子部７３ｂが外部回路側接続端子部３４ｂ、３５ｂと接した際、第２コネクタ端子部７３ｂの弾性力も大きくなり、当該弾性力によって両者の接圧も高くなって電気的接続の信頼性が向上する。

なお、第４の実施形態に代え、接続端子がセパレータ４０の下面４０ｂから径方向に延びている場合、これと接続する第２コネクタ端子部はセパレータ４０の下面４０ｂに向かって立ち下がるよう、斜めに延びることが好ましい。

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。
例えば、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、カバーは樹脂製に限られず、カバー内に収容した導電部材の絶縁が図られる限り、カバーの一部が金属製であってもよい。

２００〜２３０ ガスセンサ
１０ ガスセンサ素子
１０ａ ガスセンサ素子の第１面
１０ｂ ガスセンサ素子の第２面
１１ 検出部
１２ ガスセンサ素子の後端部
１２ａ 電極パッド
３１〜３５ 接続端子
３１ａ〜３５ａ 素子側接続端子部
３１ｂ〜３５ｂ 外部回路側接続端子部
３１ｂ１〜３３ｂ１ 第１端子部
３１ｂ２〜３３ｂ２ 第２端子部
３１ｅ、３２ｅ 第１屈曲部
３１ｆ〜３３ｆ 第２屈曲部
３１ｇ〜３３ｇ 第３屈曲部
４０ セパレータ
４０ａ セパレータの後端向き面
４０ｂ セパレータの先端向き面
４１ セパレータの挿通孔
６０、６９ カバー
６３ コネクタ部
６３ｂ コネクタ部の開口
７０、７３ コネクタ端子
７１、７２ コネクタ端子部
７３ａ 第１コネクタ端子部
７３ｂ 第２コネクタ端子部
７３ｆ 第４屈曲部
３００ ガスセンサの取付け対象体
Ｏ 軸線方向

Claims (8)

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と共に、自身の後端側に電極パッドを有するガスセンサ素子と、
   前記電極パッドに電気的に接続される接続端子と、
   前記軸線方向に沿って延びると共に、前記接続端子を挿通させる挿通孔を有する絶縁性のセパレータと、
   を備えたガスセンサであって、
   前記接続端子は、前記挿通孔内に配置され、前記電極パッドに接続される素子側接続端子部と、該素子側接続端子部から少なくとも１つ以上の第１屈曲部を介して、前記セパレータの外側面よりも径方向外側に向かって延びる外部回路側接続端子部とを備えるガスセンサ。
2. 前記ガスセンサは、前記セパレータを覆うカバーを備えており、
   前記カバーは、前記径方向に挿抜可能な開口を有するコネクタ部を一体に有する請求項１記載のガスセンサ。
3. 前記外部回路側接続端子部は、前記セパレータの外側面よりも径方向外側に配置される第２屈曲部を介して、前記セパレータの軸線方向中央側に向かって延びる第１端子部と、前記第１端子部から第３屈曲部を介して、前記径方向外側に向かって延びる第２端子部と、を一体に形成してなり、
   前記第２端子部が、前記コネクタ部の前記開口を挿通している請求項２記載のガスセンサ。
4. 前記外部回路側接続端子部は、前記セパレータの外側面よりも径方向外側に配置される第２屈曲部を介して、前記セパレータの軸線方向中央側に向かって延びる第１端子部と、前記第１端子部から第３屈曲部を介して、前記径方向外側に向かって延びる第２端子部と、を一体に形成してなり、
   前記第２端子部は、前記コネクタ部の前記開口を前記径方向に挿通するコネクタ端子に電気的に接続されている請求項２記載のガスセンサ。
5. 前記コネクタ部の前記開口には、コネクタ端子が挿通されており、
   前記コネクタ端子は、前記コネクタ部の前記開口を前記径方向に挿通する第１コネクタ端子部と、前記第１コネクタ端子部から第４屈曲部を介して、前記セパレータの軸線方向先端側及び／又は後端側に向かって延びる第２コネクタ端子部とを備え、
   前記第２コネクタ端子部は、前記外部回路側接続端子部に電気的に接続されている請求項２記載のガスセンサ。
6. 前記セパレータは、前記挿通孔内に前記ガスセンサ素子の前記後端側を挿通し、該挿通孔に収容された前記ガスセンサ素子の前記電極パッドに、前記接続端子の素子側接続端子部が摺動可能に接続されている請求項１〜５のいずれかに記載のガスセンサ。
7. 前記ガスセンサ素子は矩形形状を有し、
   前記電極パッドは、前記コネクタ部を向く前記ガスセンサ素子の第１面上、及び、該第１面とは反対側を向くガスセンサ素子の第２面上に配置されており、
   前記第２面上に形成された電極パッドに接続する前記接続端子の前記外部回路側接続端子部は、前第１面上に形成された電極パッドに接続する前記接続端子の前記外部回路側接続端子部よりも前記コネクタ部の幅方向外側に配置されている請求項２〜６のいずれかに記載のガスセンサ。
8. 前記ガスセンサ素子は矩形形状を有し、
   前記電極パッドは、前記コネクタ部を向く前記ガスセンサ素子の第１面上、及び、該第１面とは反対側を向くガスセンサ素子の第２面上に配置されており、
   前記第２面上に形成された電極パッドに接続する前記接続端子の前記外部回路側接続端子部と、前記第１面上に形成された電極パッドに接続する前記接続端子の前記外部回路側接続端子部とのいずれか一方は、前記セパレータよりも後方側に配置され、他方は前記セパレータの先方側に配置される請求項２〜７のいずれかに記載のガスセンサ。

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