JP2012149960A - Gas sensor unit - Google Patents

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Kazuhiro Kanzaki
和裕 神前
Yuji Shimazaki
雄次 島崎
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor unit with which connection completion between a gas sensor and a sensor cap is clearly learned by a click feeling, both of the gas sensor and the sensor cap are hard to be detached, and seal is certain.SOLUTION: A gas sensor unit 600 is constituted by including: a gas sensor 21 with a gas detection element 22, cylindrical casings 23, 25 which surround the surroundings of the gas detection element and have a recess 25e, and an output terminal 35; and a sensor cap having cylindrical cap bodies 752a, 752b having a side wall 752b and an internal space 752h, a through hole 752e provided at a position corresponding to the recess of the side wall, and an elastic member 757 which is arranged in the through hole, and engaged into the recess to fix the sensor cap 700 to the gas sensor; and assembling the sensor cap from the rear end side of the gas sensor. The gas sensor unit 600 includes a seal member 755 which seals between the outer surfaces of the casings and the inner surfaces of the cap bodies, and diameters Dof the outer surfaces of the casings are smaller than the minimum inner diameter Dof the elastic member.

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。   The present invention relates to a gas sensor unit in which a gas sensor having a gas detection element and a sensor cap attached to the gas sensor and transmitting the output of the gas sensor to the outside are combined.

従来から、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、酸素イオン導電性を有する固体電解質体からなるガス検出素子を有するものが挙げられる。ガスセンサは、内燃機関の排気管やエンジンヘッド等の取付け対象体に取付けられ、ガス検出素子先端側に配された1対の電極にて排気ガス中の特定ガス(例えば酸素)の濃度を検知する。   Conventionally, various gas sensors having gas detection elements have been proposed. Examples of these gas sensors include those having a gas detection element made of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity. The gas sensor is attached to an attachment object such as an exhaust pipe or an engine head of an internal combustion engine, and detects the concentration of a specific gas (for example, oxygen) in the exhaust gas with a pair of electrodes disposed on the front end side of the gas detection element. .

一般に、このようなガスセンサにおいては、ガス検出素子が検出ガス濃度に応じた電圧又は電流を出力し、この出力はガス検出素子に接続されたリード線から外部に取り出される。
そこで、ガスセンサの後端に着脱可能にセンサキャップを取り付け、センサキャップからセンサ出力を外部に取り出すガスセンサユニットが開発されている(特許文献1参照)。このガスセンサユニットにおいては、ガスセンサの後端側に筒状の端子部材を設け、センサキャップ側には端子部材に挿入される筒状のキャップ端子を設けて両者を電気的に接続している。
又、外部にセンサ出力を取り出すための外部コネクタ(第2コネクタ)を、略U字状の弾性変形可能な押えピンによってセンサ本体に取り付ける技術が開発されている(特許文献2参照)。この技術においては、押えピンがセンサ本体側のコネクタ(第1コネクタ)に外嵌されており、外部コネクタをコネクタに挿入した際に外部コネクタが押えピンを拡開しつつ嵌入され、外部コネクタの係止部に相当する深さで押えピンが元に戻って外部コネクタを係止するようになっている。
Generally, in such a gas sensor, the gas detection element outputs a voltage or a current corresponding to the detected gas concentration, and this output is taken out from a lead wire connected to the gas detection element.
Therefore, a gas sensor unit has been developed in which a sensor cap is detachably attached to the rear end of the gas sensor and the sensor output is taken out from the sensor cap (see Patent Document 1). In this gas sensor unit, a cylindrical terminal member is provided on the rear end side of the gas sensor, and a cylindrical cap terminal inserted into the terminal member is provided on the sensor cap side to electrically connect them.
In addition, a technique has been developed in which an external connector (second connector) for taking out the sensor output to the outside is attached to the sensor body by a substantially U-shaped elastically deformable presser pin (see Patent Document 2). In this technique, the presser pin is externally fitted to the connector (first connector) on the sensor body side, and when the external connector is inserted into the connector, the external connector is inserted while expanding the presser pin. The presser pin returns to the original position to a depth corresponding to the locking portion to lock the external connector.

特開2009−63330号公報JP 2009-63330 A 特開2002−340846号公報JP 2002-340846 A

上記した特許文献1記載のガスセンサユニットの場合、センサキャップの着脱を繰り返すと、キャップ端子が端子部材に繰り返して挿抜されるため、その引き抜き強度が徐々に低下することがある。又、特許文献1記載のガスセンサユニットの場合、キャップ端子に縮径部を設け、端子部材に内側に向かって延びる切り起し部を設けており、所定の挿入深さで両者が係合するとクリック感が生じ、キャップ端子の挿入完了を知ることができる。しかしながら、キャップ端子は上記した挿入部分の外側にも円筒状の縁部を有しており、センサキャップの着脱の際、この縁部がガスセンサ後端側のセラミック包囲体と摩擦して抵抗感を与えるため、クリック感が明瞭に得られないことがある。
又、上記した特許文献2記載のセンサの場合、外部コネクタの先端の突条をコネクタの後端向き面に配置されたシール部材に押し込んで、外部コネクタとコネクタ間をシールしている。この場合、外部コネクタをコネクタに挿入すると上記突条が押えピンに当たって突条に傷が付き、シール部材と突状とのシール性が低下するおそれがある。そして、シール性が低下すると、外部コネクタとコネクタとの間に水等が侵入して端子に到達することで、センサに短絡等の不具合が発生するおそれがある。
In the case of the gas sensor unit described in Patent Document 1 described above, when the sensor cap is repeatedly attached and detached, the cap terminal is repeatedly inserted into and extracted from the terminal member, so that the pullout strength may gradually decrease. Further, in the case of the gas sensor unit described in Patent Document 1, a cap terminal is provided with a reduced diameter portion, and a terminal member is provided with a cut-and-raised portion extending inwardly. A feeling is generated, and the completion of the insertion of the cap terminal can be known. However, the cap terminal also has a cylindrical edge portion outside the above-described insertion portion, and when the sensor cap is attached or detached, this edge portion rubs against the ceramic enclosure on the rear end side of the gas sensor to give a sense of resistance. Therefore, the click feeling may not be clearly obtained.
In the case of the sensor described in Patent Document 2, the protrusion at the tip of the external connector is pushed into a seal member disposed on the surface facing the rear end of the connector to seal between the external connector and the connector. In this case, when the external connector is inserted into the connector, the protrusion hits the holding pin and the protrusion is damaged, and the sealing performance between the seal member and the protrusion may be reduced. And when sealing performance falls, there exists a possibility that malfunctions, such as a short circuit, may generate | occur | produce in a sensor because water etc. penetrate | invade between an external connector and a connector and reach | attain a terminal.

そこで、本発明は、ガスセンサと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おいて、ガスセンサとセンサキャップとの接続完了をクリック感で明瞭に知ることができると共にガスセンサとセンサキャップとが外れ難く、ガスセンサとセンサキャップとのシールを確実に行えるガスセンサユニットの提供を目的とする。   Therefore, the present invention provides a gas sensor unit in which a gas sensor and a sensor cap are combined. In the gas sensor unit, the completion of connection between the gas sensor and the sensor cap can be clearly recognized with a click feeling, and the gas sensor and the sensor cap are difficult to separate. The purpose is to provide a gas sensor unit that can securely seal with.

上記課題を解決するため、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て先端部が被測定ガスに晒されるガス検出素子と、前記ガス検出素子の周囲を取り囲み、自身の外面に径方向内側に窪む凹部を有する筒状のケーシングと、前記ガス検出素子より後端側に配置されて前記ガス検出素子のセンサ出力を電気的に取り出す出力端子と、を備えたガスセンサ;及び前記ガスセンサに組み付けられるセンサキャップであって、前記凹部を跨ぐようにして軸線方向に伸びる側壁を有すると共に、前記出力端子を収容する内部空間を有する筒状のキャップ本体と、前記側壁のうち、前記凹部に対応する位置に設けられた貫通孔と、前記貫通孔に配置されると共に、前記凹部に係合して当該センサキャップを前記ガスセンサに固定する弾性部材と、を有するセンサキャップ;を備え、前記センサキャップの貫通孔の外側から前記弾性部材を外嵌した状態で、当該センサキャップを前記ガスセンサの後端側から組み付けることによって、前記凹部に前記弾性部材を係合させてなるガスセンサユニットであって、前記貫通孔より後端側で前記内部空間に臨みつつ、前記ケーシングの外面と前記キャップ本体の内面との間をシールするシール材を備え、前記シール材と接する位置の前記ケーシングの外面の直径は、前記弾性部材の最小内径より小さい。   In order to solve the above-described problems, a gas sensor unit of the present invention includes a gas detection element that extends in the axial direction and whose tip is exposed to the gas to be measured, surrounds the periphery of the gas detection element, and is radially disposed on its outer surface. A gas sensor comprising: a cylindrical casing having a concave portion recessed inward; and an output terminal disposed on a rear end side of the gas detection element to electrically extract a sensor output of the gas detection element; and the gas sensor A sensor cap to be assembled, having a side wall extending in the axial direction so as to straddle the recess, and a cylindrical cap body having an internal space for accommodating the output terminal, and corresponding to the recess among the side walls A through hole provided at a position to be engaged with, and an elasticity that is disposed in the through hole and that engages with the recess to fix the sensor cap to the gas sensor. And attaching the sensor cap from the rear end side of the gas sensor in a state where the elastic member is externally fitted from the outside of the through hole of the sensor cap. A gas sensor unit formed by engaging a member, comprising a sealing material that seals between an outer surface of the casing and an inner surface of the cap body while facing the internal space on the rear end side from the through hole, The diameter of the outer surface of the casing at a position in contact with the sealing material is smaller than the minimum inner diameter of the elastic member.

このようなガスセンサユニットによれば、センサキャップをガスセンサの後端側から組み付けると、弾性部材が貫通孔を介してケーシングの凹部に嵌入された際、係合部材が音を発したり衝撃が発生したりするので、ガスセンサとセンサキャップとの接続完了をクリック感で明瞭に知ることができる。又、弾性部材の一部がケーシングの凹部にしっかりと嵌入した状態で、センサキャップがガスセンサに固定されるので、ガスセンサとセンサキャップとが外れ難い。
さらに、シール材と接する位置のケーシングの外面の直径が弾性部材の最小内径より小さいと共に、シール材は貫通孔(つまり、弾性部材の一部が内部空間側へ突出する位置)より後端側に配置されている。このため、センサキャップにガスセンサを組み付けた際、弾性部材の最小内径より小径のケーシング外面に弾性部材が当接することがなく、ケーシング外面に傷が付くことが防止され、シール材とケーシング外面とのシール性が低下することを防止できるため、外部から内部空間への水等の侵入を抑制し、内部空間に収容された出力端子が短絡する事を抑制できる。さらに、シール材の内径も弾性部材の最小内径より小径であるので、比較的小さいシール材を用いることができ、Oリング等の高価なシール材のコストが低下する。
According to such a gas sensor unit, when the sensor cap is assembled from the rear end side of the gas sensor, when the elastic member is fitted into the concave portion of the casing through the through hole, the engaging member generates a sound or generates an impact. Therefore, it is possible to clearly recognize the completion of connection between the gas sensor and the sensor cap with a click feeling. In addition, since the sensor cap is fixed to the gas sensor in a state where a part of the elastic member is firmly fitted in the concave portion of the casing, the gas sensor and the sensor cap are not easily detached.
Further, the diameter of the outer surface of the casing at the position in contact with the sealing material is smaller than the minimum inner diameter of the elastic member, and the sealing material is located on the rear end side from the through-hole (that is, the position where a part of the elastic member protrudes toward the internal space). Has been placed. For this reason, when the gas sensor is assembled to the sensor cap, the elastic member does not come into contact with the outer surface of the casing having a diameter smaller than the minimum inner diameter of the elastic member, and the outer surface of the casing is prevented from being damaged. Since it is possible to prevent the sealing performance from being lowered, it is possible to suppress the entry of water or the like from the outside into the internal space, and to prevent the output terminal accommodated in the internal space from being short-circuited. Furthermore, since the inner diameter of the sealing material is smaller than the minimum inner diameter of the elastic member, a relatively small sealing material can be used, and the cost of an expensive sealing material such as an O-ring is reduced.

前記センサキャップは前記内部空間に臨みつつ前記出力端子と電気的に接続されるキャップ端子を有し、前記出力端子は後端側に付勢されつつ前記ケーシングの後端から突出し、前記キャップ端子に押圧された状態で該キャップ端子に接しているとよい。
このようなガスセンサによれば、キャップ端子で押圧されたセンサ側出力端子が反発力によってキャップ端子側に付勢されるので、センサ側出力端子とキャップ端子とが電気的に確実に接続され、両者の接触信頼性を高めることができる。
The sensor cap has a cap terminal that is electrically connected to the output terminal while facing the internal space, and the output terminal protrudes from the rear end of the casing while being biased toward the rear end, and is connected to the cap terminal. The cap terminal may be in contact with the pressed terminal.
According to such a gas sensor, the sensor-side output terminal pressed by the cap terminal is urged toward the cap terminal by a repulsive force, so that the sensor-side output terminal and the cap terminal are electrically and reliably connected to each other. Can improve the contact reliability.

前記弾性部材は、前記凹部に係合する3個以上の縮径部を有し、該縮径部に対応する位置に前記貫通孔が設けられているとよい。
このようなガスセンサユニットによれば、ガスセンサが径方向の3箇所以上でセンサキャップに支持されるので、両者の取り付け後に径方向に両者が互いにずれることがより少なくなる。
The elastic member may include three or more reduced diameter portions that engage with the concave portion, and the through hole may be provided at a position corresponding to the reduced diameter portion.
According to such a gas sensor unit, since the gas sensor is supported by the sensor cap at three or more locations in the radial direction, the two are less likely to be displaced from each other in the radial direction after they are attached.

前記貫通孔の周囲の前記センサキャップの外径は、前記弾性部材の外径より大きいとよい。
このようなガスセンサユニットによれば、弾性部材がセンサキャップの外部にはみ出すことがなく、係合部材が外部からの衝撃を受けて損傷したり脱落するのを防止することができる。
The outer diameter of the sensor cap around the through hole may be larger than the outer diameter of the elastic member.
According to such a gas sensor unit, the elastic member does not protrude outside the sensor cap, and it is possible to prevent the engaging member from being damaged or dropped due to an external impact.

この発明によれば、ガスセンサと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おいて、ガスセンサとセンサキャップとの接続完了をクリック感で明瞭に知ることができると共にガスセンサとセンサキャップとが外れ難く、ガスセンサとセンサキャップとのシールを確実に行える。   According to the present invention, in a gas sensor unit in which a gas sensor and a sensor cap are combined, the completion of connection between the gas sensor and the sensor cap can be clearly recognized with a click feeling, and the gas sensor and the sensor cap are difficult to come off. Can be reliably sealed.

本発明の実施形態にかかるガスセンサユニットが有するガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the axial direction of the gas sensor which the gas sensor unit concerning embodiment of this invention has. カバーを取り付ける前後のガス検出素子後端近傍の斜視図である。It is a perspective view of the gas detection element rear end vicinity before and after attaching a cover. センサキャップの軸線方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the axial direction of a sensor cap. 係合部材の平面図である。It is a top view of an engaging member. センサキャップの斜視図である。It is a perspective view of a sensor cap. ガスセンサにセンサキャップを装着してなるガスセンサユニットの軸線方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the axial direction of the gas sensor unit formed by attaching a sensor cap to a gas sensor. 係合部材の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of an engaging member. 係合部材の別の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows another modification of an engaging member.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の第1の実施形態にかかるガスセンサユニットが有するガスセンサ21の軸線O方向に沿う断面図である。ガスセンサ21は排気ガス中の酸素濃度を計測する酸素センサであり、ヒータを有さず、エンジンヘッドに取り付けられて排気ガスからの受熱で活性温度まで昇温させられて使用される。
ガスセンサ21は、ガス検出素子22、カバー23、端子部材24、主体金具25、出力端子35、弾性体(コイルスプリング)38及びプロテクタ40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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view along the axis O direction of a gas sensor 21 included in a gas sensor unit according to a first embodiment of the present invention. The gas sensor 21 is an oxygen sensor that measures the oxygen concentration in the exhaust gas. The gas sensor 21 does not have a heater, is attached to the engine head, and is used after being heated to the activation temperature by receiving heat from the exhaust gas.
The gas sensor 21 includes a gas detection element 22, a cover 23, a terminal member 24, a metal shell 25, an output terminal 35, an elastic body (coil spring) 38, and a protector 40. In the following description, in the direction along the axis O, the side to which the sensor cap is attached will be referred to as the rear end side, and the opposite side will be referred to as the front end side.

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が閉塞されつつ後端に開口22hを有する有底であり、軸線O方向に延びる円筒状を有している。又、ガス検出素子22の軸線O方向のほぼ中央に鍔状の突出部22bが径方向外側に向かって形成され、突出部22bの先端向き面は先端に向かって縮径するテーパ形状になっている。
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、突出部22bの先端側面まで設けられており、後述するように主体金具25の内周受け部25aに、プロテクタ40の後端縁を介して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。つまり、外側電極28は主体金具に対して電気的にアース(接地)した状態とされている。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。
ガス検出素子22を構成する固体電解質としては、例えば、YまたはCaOを固溶させたZrO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ZrOとの固溶体を使用しても良い。さらには、これにHfOが含有されていても良い。
The gas detection element 22 is made of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity, has a bottom having an opening 22h at the rear end while the front end portion 22a is closed, and has a cylindrical shape extending in the axis O direction. In addition, a flange-like protruding portion 22b is formed in the radially outer side in the center of the gas detection element 22 in the axis O direction, and the tip-facing surface of the protruding portion 22b has a taper shape with a diameter decreasing toward the tip. Yes.
An outer electrode 28 is formed on the outer peripheral surface of the distal end portion 22 a of the gas detection element 22. The outer electrode 28 is made of porous Pt or Pt alloy. The outer electrode 28 is provided up to the front end side surface of the protruding portion 22b, and is electrically connected to the inner peripheral receiving portion 25a of the metal shell 25 via the rear end edge of the protector 40 as will be described later. Therefore, the potential of the outer electrode 28 can be taken out from the metal shell 25. That is, the outer electrode 28 is in a state of being electrically grounded (grounded) with respect to the metal shell. On the other hand, an inner electrode 29 is also formed on the inner peripheral surface of the gas detection element 22. This inner electrode 29 is also made of Pt or a Pt alloy formed porous.
As the solid electrolyte constituting the gas detection element 22, for example, ZrO 2 in which Y 2 O 3 or CaO is dissolved is representative, but other alkaline earth metal or rare earth metal oxides can be used. A solid solution with ZrO 2 may be used. Furthermore, HfO 2 may be contained therein.

主体金具25は金属(具体的には、SUS430,S17C,S25C等)からなり、円筒状に形成されている。この主体金具25には、ガス検出素子22の突出部22bを支持するための内周受け部25aであって、先端側(図1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(取付け対象体)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1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鍔部(六角部)25cが周設されている。鍔部25cは、主体金具25の他の外面より径方向外側に突出している。鍔部25cの先端向き面には、ガスセンサ21を排気管に取付けた際のシールを行うための環状のガスケット27が嵌められている。
さらに、この主体金具25の鍔部25cより後端の外側面には、後述するセンサキャップ700を固定するための径方向内側に窪む凹部25eが周方向に連続して設けられている。
The metal shell 25 is made of metal (specifically, SUS430, S17C, S25C, etc.) and is formed in a cylindrical shape. The metal shell 25 includes an inner periphery receiving portion 25a for supporting the protruding portion 22b of the gas detection element 22 and has a tapered inner periphery receiving a diameter decreasing toward the tip side (downward in FIG. 1). The portion 25a is circumferentially provided so as to protrude radially inward from the inner peripheral surface.
Further, a screw portion 25b for attaching the gas sensor 21 to the exhaust pipe (attachment target body) is formed outside the metal shell 25, and on the rear end side (upward in FIG. 1) of the screw portion 25b. Is provided with a collar portion (hexagonal portion) 25c that engages an attachment tool for screwing the screw portion 25b into the exhaust pipe. The flange portion 25 c protrudes radially outward from the other outer surface of the metal shell 25. An annular gasket 27 for sealing when the gas sensor 21 is attached to the exhaust pipe is fitted to the tip-facing surface of the flange portion 25c.
Further, a concave portion 25e recessed radially inward for fixing a sensor cap 700 to be described later is provided continuously in the circumferential direction on the outer surface of the rear end of the metal shell 25 from the flange portion 25c.

主体金具25の内側には、後述するガス検出素子22の先端部22aを覆う円筒状のプロテクタ40の後端側が収容され、プロテクタ40の先端側は主体金具25の先端より突出している。又、プロテクタ40の後端縁40fは径方向外側にテーパ状に拡径し、このテーパ部40fをガス検出素子22の突出部22bの先端側面と、主体金具25の内周受け部25aとで挟持させた状態でプロテクタ40が固定されるようになっている。
プロテクタ40は、金属製の有底筒体で、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40aを先端(有底部)側に複数有している。そして、主体金具25の先端より突出したガス検出素子22の先端部22aは、プロテクタ40に取り囲まれつつ、通気孔40aを介して排気ガス(被測定ガス)に晒されて被測定ガス中の特定ガスの濃度を検知する。
Inside the metal shell 25, a rear end side of a cylindrical protector 40 that covers a front end portion 22 a of a gas detection element 22 described later is accommodated, and the front end side of the protector 40 protrudes from the front end of the metal shell 25. Further, the rear end edge 40f of the protector 40 is radially increased outwardly in a taper shape, and this tapered portion 40f is formed by the tip side surface of the protruding portion 22b of the gas detection element 22 and the inner peripheral receiving portion 25a of the metal shell 25. The protector 40 is fixed in the clamped state.
The protector 40 is a metal bottomed cylindrical body, and has a plurality of vent holes 40a on the tip (bottomed portion) side for introducing exhaust gas in the exhaust pipe into the gas sensor 21. And the front-end | tip part 22a of the gas detection element 22 protruded from the front-end | tip of the metal shell 25 is exposed to exhaust gas (measuring gas) through the vent hole 40a while being surrounded by the protector 40, and is specified in the measuring gas. Detect the gas concentration.

ガス検出素子22後端の開口22hには、軸線Oに直交する断面が略C字形状の筒状の端子部材24が挿入されている。又、端子部材24の後端には、軸線Oに直交しつつ径方向外側に向かう花びら状に形成された止め部24aが設けられている(図2参照)。そして、止め部24aがガス検出素子22の後端面22eに当接するまで端子部材24を押しこむことで、端子部材24が内側電極29に電気的に接続されつつ、ガス検出素子22に固定される。端子部材24を筒状に成形しているので、後述するセンサキャップ700の内部空間752h(図3、図5参照)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。
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、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とができる。このため、形成容易で、低コストである。
A cylindrical terminal member 24 having a substantially C-shaped cross section perpendicular to the axis O is inserted into the opening 22 h at the rear end of the gas detection element 22. In addition, a stop portion 24a formed in the shape of a petal that is orthogonal to the axis O and extends radially outward is provided at the rear end of the terminal member 24 (see FIG. 2). Then, the terminal member 24 is pushed in until the stopper 24 a contacts the rear end surface 22 e of the gas detection element 22, so that the terminal member 24 is fixed to the gas detection element 22 while being electrically connected to the inner electrode 29. . Since the terminal member 24 is formed in a cylindrical shape, a reference gas (outside air) taken into an internal space 752h (see FIGS. 3 and 5) of the sensor cap 700 described later is passed inside the gas detection element 22 (inner electrode). 29).
The terminal member 24 is made of, for example, Inconel (UK Inconel, trade name), and can be formed by integral molding by pressing using a single metal plate having a predetermined shape. For this reason, it is easy to form and low cost.

カバー23は、絶縁性セラミック(具体的には、アルミナ等)からなり、自身の後端面23bに貫通孔23hを有する円筒状に形成されている。このカバー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、突出部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。
なお、この実施形態では、主体金具25より後端側の位置で、カバー23がガスセンサ21の最も径方向外側にあり、カバー23と主体金具25とが特許請求の範囲の「ケーシング」に相当する。従って、カバー23の外径Dが、特許請求の範囲の「シール材と接する位置の前記ケーシングの外面の直径」に相当する。又、カバー23は、後述するシール材(Oリング)755と接する。
The cover 23 is made of an insulating ceramic (specifically, alumina or the like), and is formed in a cylindrical shape having a through hole 23h in its rear end surface 23b. The cover 23 is a ceramic powder 30 formed of talc in such a form that the front end portion 23a of the cover 23 surrounds the portion of the gas detection element 22 on the rear end side of the protrusion 22b. At the same time, it is held so as to be interposed between the gas detection element 22 and the metal shell 25.
In this embodiment, the cover 23 is located on the outermost radial side of the gas sensor 21 at a position on the rear end side of the metal shell 25, and the cover 23 and the metal shell 25 correspond to a “casing” in the claims. . Therefore, the outer diameter D 2 of the cover 23 corresponds to the "diameter of the outer surface of the casing of the position in contact with the sealing member" in the claims. The cover 23 is in contact with a seal material (O-ring) 755 described later.

カバー23の内側には、出力端子35が収容されている。出力端子35は、貫通孔23hより大径のフランジ部35aと、貫通孔23hより小径でフランジ部35aの後端に延びる円筒状の突部35bと、突部35bの後端に設けられた導電性で半球状の接触部35eとを有し、全体としてハット状に形成されている。なお、第1の実施形態では、出力端子35は、金属板を用いたプレス加工によって一体成形で形成され、全体が導電性を有している。   An output terminal 35 is accommodated inside the cover 23. The output terminal 35 has a flange portion 35a having a diameter larger than that of the through hole 23h, a cylindrical protrusion 35b having a diameter smaller than that of the through hole 23h and extending to the rear end of the flange portion 35a, and a conductive member provided at the rear end of the protrusion 35b. And has a hemispherical contact portion 35e, and is formed in a hat shape as a whole. In the first embodiment, the output terminal 35 is formed by integral molding by pressing using a metal plate, and the whole has conductivity.

ここで、出力端子35において、フランジ部35aがカバー23の内側に収容されてガス検出素子22の開口22hを覆いつつ、貫通孔23hの内側に突部35bが配置されている。そして、ガス検出素子22後端の止め部24aとフランジ部35aとの間には、軸線方向Oに伸縮するコイルスプリング38が配置され、出力端子35がコイルスプリング38の弾性力によって後端側に付勢されている。この弾性力により、出力端子35が軸線方向Oに進退可能である。そして、センサキャップ700をカバー23に取り付けない状態では、フランジ部35aが後端面23bの先端向き面に当接しつつ、接触部35eがカバー23の後端面23b(の後端向き面)より軸線方向Oに突出高さhで後端側に突出している。 Here, in the output terminal 35, the flange 35 a is accommodated inside the cover 23 and covers the opening 22 h of the gas detection element 22, and the protrusion 35 b is arranged inside the through hole 23 h. A coil spring 38 that expands and contracts in the axial direction O is disposed between the stopper 24 a and the flange 35 a at the rear end of the gas detection element 22, and the output terminal 35 is moved toward the rear end by the elastic force of the coil spring 38. It is energized. With this elastic force, the output terminal 35 can advance and retract in the axial direction O. When the sensor cap 700 is not attached to the cover 23, the flange portion 35a is in contact with the front end facing surface of the rear end surface 23b, and the contact portion 35e is axial with respect to the rear end surface 23b (rear end facing surface) of the cover 23. It protrudes rear side protruding height h 1 to O.

コイルスプリング38は、フランジ部35a及び止め部24aに接触し、内側電極29から接触部35eへの電気的接続が実現されている。これにより、出力端子35は、ガス検出素子22のセンサ出力を電気的に取り出すことができる。
なお、第1の実施形態では、カバー23全体が絶縁材料から形成されているが、カバー23と出力端子35とが導通せずに絶縁が図られていればよく、カバー23のうち出力端子35と接する部分(貫通孔23hの周縁)を絶縁材料から形成し、カバー23の他の部分を金属製としてもよい。
The coil spring 38 is in contact with the flange portion 35a and the stopper portion 24a, and electrical connection from the inner electrode 29 to the contact portion 35e is realized. Thereby, the output terminal 35 can electrically extract the sensor output of the gas detection element 22.
In the first embodiment, the entire cover 23 is made of an insulating material. However, the cover 23 and the output terminal 35 need only be insulated without being electrically connected. A portion (a peripheral edge of the through-hole 23h) that contacts with the cover 23 may be made of an insulating material, and the other portion of the cover 23 may be made of metal.

図2は、カバー23を取り付ける前のガス検出素子22後端近傍の斜視図である。カバー23を取り付ける前後の状態では、ガス検出素子22後端の開口22hに端子部材24が挿入され、端子部材24の後端の止め部24aがガス検出素子22後端の後端面22eに当接するまで端子部材24が開口22hに挿入されている(図2(a))。
そして、主体金具25の加締め部25dの内側にカバー23を挿入し、後述するようにして加締めることで、カバー23が取り付けられる(図2(b))。
なお、図2(a)の状態は主体金具25へカバー23が挿入される前であるため、本来は加締め部25dは形成されておらず主体金具25の後端はストレートになっているはずだが、説明のため敢えて加締め部25dを形成後の図で説明する。
FIG. 2 is a perspective view of the vicinity of the rear end of the gas detection element 22 before the cover 23 is attached. Before and after the cover 23 is attached, the terminal member 24 is inserted into the opening 22h at the rear end of the gas detection element 22, and the stopper 24a at the rear end of the terminal member 24 contacts the rear end surface 22e at the rear end of the gas detection element 22. The terminal member 24 is inserted into the opening 22h (FIG. 2A).
Then, the cover 23 is attached by inserting the cover 23 inside the caulking portion 25d of the metal shell 25 and caulking as described later (FIG. 2B).
2A is the state before the cover 23 is inserted into the metal shell 25, the swaged portion 25d is not originally formed and the rear end of the metal shell 25 should be straight. However, for the sake of explanation, the caulking portion 25d will be described with reference to the figure after formation.

このようなガスセンサ21は、次のようにして製造することができる。まず、図1に示すように、主体金具25の後端側からプロテクタ40を主体金具25内に挿入し、主体金具25の内側にプロテクタ40のテーパ部40fを係止させる。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をプロテクタ40の内部に挿入すると、プロテクタ40のテーパ部40fの後端向き面に、ガス検出素子21の突出部22bの先端側面(先端向き面)が当接する。この状態で、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。さらに、端子部材24をガス検出素子22の内側に挿入した後、止め部24aにコイルスプリング38を載置し、コイルスプリング38の後端に出力端子35を載置する。次いで、カバー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、かつ貫通孔23hの内側に突部35bが位置するように挿入し、セラミック粉末30に当接させる。次いで、カバー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とカバー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。このようにして、上記構成部品を一体に固定する。   Such a gas sensor 21 can be manufactured as follows. First, as shown in FIG. 1, the protector 40 is inserted into the metal shell 25 from the rear end side of the metal shell 25, and the tapered portion 40 f of the protector 40 is locked inside the metal shell 25. Next, when the gas detection element 22 provided with the outer electrode 28 and the inner electrode 29 is inserted into the protector 40, the front end side surface of the protrusion 22b of the gas detection element 21 is formed on the rear end facing surface of the taper portion 40f of the protector 40. (Tip facing surface) abuts. In this state, a predetermined amount of ceramic powder 30 is filled in the gap portion between the metal shell 25 and the gas detection element 22. Further, after inserting the terminal member 24 inside the gas detection element 22, the coil spring 38 is placed on the stopper 24 a, and the output terminal 35 is placed on the rear end of the coil spring 38. Next, the cover 23 is inserted so that the distal end portion 23a is interposed between the gas detection element 22 and the metal shell 25 and the protrusion 35b is positioned inside the through hole 23h, and contacts the ceramic powder 30. Let Next, the cover 23 is pressurized toward the distal end side, and the crimped portion 25d is crimped with a crimping ring 32 interposed between the crimped portion 25d of the metal shell 25 and the cover 23 under the pressurized state. . In this way, the component parts are fixed together.

次に、図3〜図5を参照してセンサキャップ700について説明する。図3は、センサキャップ700の軸線方向Oに沿う断面図であり、図4は、係合部材757の平面図である。又、図5は、センサキャップ700の斜視図である。センサキャップ700は、キャップ端子751、このキャップ端子751を被覆し保持する上部被覆部材752a、上部被覆部材752aと接続される下部被覆部材752b、リード線753、フィルタ部材754、略C字状の係合部材757、及びリード線シール部759を備えており、センサキャップ700の内面には別途シール材(Oリング)755が配置されている。
なお、上部被覆部材752aと下部被覆部材752bとが特許請求の範囲における「キャップ本体」に相当する。特に下部被覆部材752bの一部が、特許請求の範囲における「側壁」に相当する。また、係合部材757が特許請求の範囲における「弾性部材」に相当する。
Next, the sensor cap 700 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the axial direction O of the sensor cap 700, and FIG. 4 is a plan view of the engaging member 757. FIG. 5 is a perspective view of the sensor cap 700. The sensor cap 700 includes a cap terminal 751, an upper covering member 752a that covers and holds the cap terminal 751, a lower covering member 752b connected to the upper covering member 752a, a lead wire 753, a filter member 754, and a substantially C-shaped engagement. A joint member 757 and a lead wire seal portion 759 are provided, and a seal material (O-ring) 755 is separately disposed on the inner surface of the sensor cap 700.
The upper covering member 752a and the lower covering member 752b correspond to the “cap body” in the claims. In particular, a part of the lower covering member 752b corresponds to a “side wall” in the claims. The engaging member 757 corresponds to an “elastic member” in the claims.

キャップ端子751(図3及び図5参照)は、例えばステンレス鋼(SUS310S等)からなり、略矩形の平板状をなし、自身の基端部にリード線753が加締め固定されている。リード線753は、芯線のほか、被覆材を有している。リード線753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。   The cap terminal 751 (see FIGS. 3 and 5) is made of, for example, stainless steel (SUS310S or the like), has a substantially rectangular flat plate shape, and a lead wire 753 is fixed by crimping to its base end. The lead wire 753 has a coating material in addition to the core wire. An output signal from the inner electrode 29 of the gas detection element 22 of the gas sensor 21 can be transmitted to an external device (for example, an engine control unit (ECU)) through the lead wire 753.

上部被覆部材752a及び下部被覆部材752bは樹脂を成形してなり、それぞれ略円筒状になっている。上部被覆部材752a及び下部被覆部材752bは樹脂の他、ゴム、セラミックを用いて形成してもよい。
上部被覆部材752aは先端側が開口しつつ後端面を有し、カバー23を収容する内部空間752hを有している。上部被覆部材752aの先端縁の内面は環状に凹み、ここにOリング755が配置されている。又、上部被覆部材752aの先端側の一側面は径方向に突出してリード線包囲部753pを形成している。リード線包囲部753pには径方向に延びる挿通孔753hが開口し、挿通孔753hは内部空間752hに連通している。そして、挿通孔753hからリード線753付きのキャップ端子751を挿入してキャップ端子751の先端向き面が内部空間752hに臨むように配置する。このときキャップ端子751の先端向き面が出力端子35の接触部35eに接するようになっている(図6参照)。また、リード線シール部759を挿通孔753hの内部に配置して挿通孔753hをシールする。
The upper covering member 752a and the lower covering member 752b are made of resin, and each has a substantially cylindrical shape. The upper covering member 752a and the lower covering member 752b may be formed using rubber or ceramic in addition to resin.
The upper covering member 752 a has a rear end surface that is open at the front end side, and has an internal space 752 h that houses the cover 23. The inner surface of the tip edge of the upper covering member 752a is recessed in an annular shape, and an O-ring 755 is disposed here. In addition, one side surface of the distal end side of the upper covering member 752a protrudes in the radial direction to form a lead wire surrounding portion 753p. The lead wire surrounding portion 753p has an insertion hole 753h extending in the radial direction, and the insertion hole 753h communicates with the internal space 752h. Then, the cap terminal 751 with the lead wire 753 is inserted from the insertion hole 753h, and the cap terminal 751 is disposed so that the tip-facing surface of the cap terminal 751 faces the internal space 752h. At this time, the tip facing surface of the cap terminal 751 is in contact with the contact portion 35e of the output terminal 35 (see FIG. 6). Further, the lead wire seal portion 759 is disposed inside the insertion hole 753h to seal the insertion hole 753h.

一方、リード線包囲部753pと径方向反対側の部分が径方向に突出してフィルタ包囲部754pを形成している。フィルタ包囲部754pには径方向に延びる挿通孔754hが開口し、挿通孔754hは小孔を介して内部空間752hに連通している。そして、挿通孔754hを塞ぐようにフィルタ部材754が配置されている。フィルタ部材754は、微細気孔が連続する連続多孔質構造のPTFEからなり、挿通孔754h内壁の環状突出部(図示せず)をフィルタ部材754の外周面に密着させて、フィルタ部材754を保持している。
なお、フィルタ部材754は、液体(水)は透過しないが、空気及び水蒸気を透過する。
On the other hand, a portion on the opposite side to the lead wire surrounding portion 753p protrudes in the radial direction to form a filter surrounding portion 754p. An insertion hole 754h extending in the radial direction is opened in the filter surrounding portion 754p, and the insertion hole 754h communicates with the internal space 752h through a small hole. And the filter member 754 is arrange | positioned so that the insertion hole 754h may be plugged up. The filter member 754 is made of PTFE having a continuous porous structure in which fine pores are continuous, and an annular protrusion (not shown) on the inner wall of the insertion hole 754 h is brought into close contact with the outer peripheral surface of the filter member 754 to hold the filter member 754. ing.
The filter member 754 does not transmit liquid (water) but transmits air and water vapor.

下部被覆部材752bは、先端側が周囲より拡径する裾部752fを有する円筒状をなし、円筒部の内側が上部被覆部材752aと同径の内部空間752hとなっている。この裾部752fには、径方向に対向する2箇所に係合部材取付け孔752eがスリット状に開口すると共に、係合部材取付け孔752eに周方向に沿うようにして、裾部752fの外周部分に溝が形成されている。なお、係合部取り付け孔752eが、特許請求の範囲の「貫通孔」に相当する。
そして、図4に示す略C字状で弾性変形可能な係合部材(線バネ)757を、裾部752fの外周溝に嵌合する。係合部材757は一部が開口した円環状であり、さらに径方向に対向する2箇所の位置で縮径される縮径部757sを有し、縮径部757sの間隔(直径)Dは内部空間752hの直径より小さい。従って、縮径部757sの位置を係合部材取付け孔752eに合わせると、縮径部757sが係合部材取付け孔752eから内部空間752h側へ突出するようになっている(図5参照)。なお、間隔Dが、特許請求の範囲の「弾性部材の最小内径」に相当する。又、係合部材757は径方向に弾性変形して、拡径及び縮径する。
The lower covering member 752b has a cylindrical shape having a skirt portion 752f whose tip end is larger in diameter than the periphery, and an inner space 752h having the same diameter as the upper covering member 752a is formed inside the cylindrical portion. The hem 752f has engaging member mounting holes 752e opened in two slits in the radial direction in the form of slits, and the outer peripheral portion of the skirt 752f extends along the circumferential direction of the engaging member mounting hole 752e. Grooves are formed in. The engaging portion mounting hole 752e corresponds to a “through hole” in the claims.
Then, an approximately C-shaped and elastically deformable engaging member (wire spring) 757 shown in FIG. 4 is fitted into the outer peripheral groove of the skirt 752f. The engaging member 757 has an annular shape with a part opened, and further has a reduced diameter portion 757 s that is reduced in diameter at two positions facing each other in the radial direction, and an interval (diameter) D 1 between the reduced diameter portions 757 s is It is smaller than the diameter of the internal space 752h. Accordingly, when the position of the reduced diameter portion 757s is aligned with the engagement member attachment hole 752e, the reduced diameter portion 757s protrudes from the engagement member attachment hole 752e toward the internal space 752h (see FIG. 5). The distance D 1 corresponds to the "minimum inner diameter of the elastic member" in the claims. Further, the engaging member 757 is elastically deformed in the radial direction to expand and contract the diameter.

以上述べた上部被覆部材752aと下部被覆部材752bとを軸線方向Oに同心に重ね、下部被覆部材752bの爪部752xを上部被覆部材752aの側孔(図示せず)に係止することにより、上部被覆部材752aと下部被覆部材752bとを一体に接続し、センサキャップ700が完成する。
ここで、Oリング755は、係合部材取付け孔752eより後端側に配置されて内部空間752hに臨み(図5参照)、ガスセンサ21を収容した際にカバー23の外面に接してガスセンサ21とセンサキャップ700とのシールを行う(図6参照)。そのため、Oリング755の内径Dは、カバー23の外径Dよりやや小さい。
By overlapping the upper covering member 752a and the lower covering member 752b described above concentrically in the axial direction O, and locking the claw portion 752x of the lower covering member 752b to a side hole (not shown) of the upper covering member 752a, The upper covering member 752a and the lower covering member 752b are integrally connected to complete the sensor cap 700.
Here, the O-ring 755 is disposed on the rear end side with respect to the engagement member mounting hole 752e and faces the internal space 752h (see FIG. 5), and comes into contact with the outer surface of the cover 23 when the gas sensor 21 is accommodated. Sealing with the sensor cap 700 is performed (see FIG. 6). Therefore, the inner diameter D 3 of the O-ring 755 is slightly smaller than the outer diameter D 2 of the cover 23.

そして、図6に示すように、センサキャップ700の内部空間752h(図5参照)に、ガスセンサ21後端のカバー23(図2(b)参照)を収容すると、主体金具25の側面が係合部材757の縮径部757sに当接して縮径部757sを拡径しつつ、センサキャップ700内にカバー23が挿入される。そして、センサキャップ700の裾部752fの先端が主体金具25の鍔部25c後端に当接した状態で位置決めがされる。このとき、縮径部757sの軸線方向Oの位置が主体金具25の凹部25eの位置に一致し、弾性力で縮径部757sが元の間隔Dに縮径して凹部25eに嵌入する。これにより、センサキャップ700がガスセンサ21に固定され、ガスセンサユニット600が構成される。又、センサキャップ700をガスセンサ21に固定すると、カバー23の外面にOリング755の内面が密着してシールする。 As shown in FIG. 6, when the cover 23 (see FIG. 2B) at the rear end of the gas sensor 21 is accommodated in the internal space 752h (see FIG. 5) of the sensor cap 700, the side surface of the metal shell 25 is engaged. The cover 23 is inserted into the sensor cap 700 while increasing the diameter of the reduced diameter portion 757 s by contacting the reduced diameter portion 757 s of the member 757. Then, positioning is performed in a state where the tip of the skirt 752 f of the sensor cap 700 is in contact with the rear end of the flange 25 c of the metal shell 25. At this time, the position in the axial direction O of the reduced diameter portion 757s matches the position of the recess 25e of the metal shell 25, reduced diameter portion 757s is fitted into the concave portion 25e reduced in diameter to the original distance D 1 by an elastic force. Thereby, the sensor cap 700 is fixed to the gas sensor 21, and the gas sensor unit 600 is comprised. Further, when the sensor cap 700 is fixed to the gas sensor 21, the inner surface of the O-ring 755 is in close contact with the outer surface of the cover 23 and sealed.

このように、センサキャップ700(の内部空間752h)に、ガスセンサ21後端のカバー23を収容すると、所定位置で縮径部757sが元の間隔Dに縮径して凹部25eに嵌入するが、このとき、係合部材757が音を発したり衝撃が発生するので、ガスセンサ21とセンサキャップ700との接続完了をクリック感で明瞭に知ることができる。
又、係合部材757の一部(縮径部757s)が主体金具25の凹部25eにしっかりと嵌入した状態で、センサキャップ700がガスセンサ21に固定されているので、ガスセンサ21とセンサキャップ700とが外れ難い。
さらに、カバー23の外径Dが縮径部757sの間隔Dより小さくなるように設定されると共に、Oリング755は係合部材取付け孔752e(つまり、縮径部757sが内部空間752h側へ突出する位置)より後端側に配置されている。このため、センサキャップ700の内部空間752hにカバー23を収容した際、間隔Dより小径のカバー23の外面に縮径部757sが当接することがなく、カバー23の外面に傷が付くことが防止され、Oリング755とカバー23とのシール性が低下することを防止できる。さらに、Oリング755の内径Dが間隔Dより小径であるので、比較的小さいOリング755を用いることができ、Oリング755のコストが低下する。なおOリング755の内径Dはカバー23の外径Dよりも若干小さくなるよう形成されている。そのため、センサキャップ700とガスセンサ21とが組み付けられた際には必ずOリング755は引き伸ばされた状態となり、カバー23の外面に密着するような寸法とされている。
Thus, the sensor cap 700 (inner space 752h of) and housing the gas sensor 21 rear end of the cover 23, but the reduced diameter portion 757s is fitted into the concave portion 25e reduced in diameter to the original spacing D 1 at a predetermined position At this time, since the engaging member 757 emits a sound or an impact is generated, the completion of connection between the gas sensor 21 and the sensor cap 700 can be clearly recognized with a click feeling.
Further, since the sensor cap 700 is fixed to the gas sensor 21 in a state where a part (the reduced diameter portion 757 s) of the engaging member 757 is firmly fitted in the recess 25 e of the metal shell 25, the gas sensor 21, the sensor cap 700, Is hard to come off.
Further, the outer diameter D 2 of the cover 23 is set to be smaller than the distance D 1 of the reduced diameter portion 757S, O-ring 755 engaging member mounting hole 752e (i.e., reduced diameter portion 757S inner space 752h side It is arranged on the rear end side from the position protruding to the rear. Therefore, when the housing cover 23 to the inner space 752h of the sensor cap 700, without reduced diameter portion 757s to the outer surface of the small diameter of the cover 23 abuts than the distance D 1, that scratched the outer surface of the cover 23 This can prevent the O-ring 755 and the cover 23 from being deteriorated in sealing performance. Further, since the inner diameter D 3 of the O-ring 755 is smaller in diameter than the distance D 1, it is possible to use a relatively small O-ring 755, the cost of the O-ring 755 is lowered. The inner diameter D 3 of the O-ring 755 is formed to be slightly smaller than the outer diameter D 2 of the cover 23. Therefore, the O-ring 755 is always stretched when the sensor cap 700 and the gas sensor 21 are assembled, and is dimensioned to be in close contact with the outer surface of the cover 23.

これに対し、D≧Dとすると、センサキャップ700の内部空間752hにカバー23を収容した際、カバー23の外面に縮径部757sが当接してカバー23の外面に傷が付き易く、Oリング755とカバー23とのシール性が低下する。
又、Oリング755を係合部材取付け孔752eより先端側に配置した場合、高温になり易い主体金具25にOリング755が近接して熱影響を受け易い。さらに、Oリング755と接する位置のガスセンサの外面に傷が付くのを防止するためには、Oリング755の内径Dが間隔Dより大径であるような大きなOリング755とする必要があるため、コストアップにつながる。
On the other hand, when D 2 ≧ D 1 , when the cover 23 is accommodated in the internal space 752h of the sensor cap 700, the reduced diameter portion 757s comes into contact with the outer surface of the cover 23 and the outer surface of the cover 23 is easily damaged. The sealing performance between the O-ring 755 and the cover 23 is deteriorated.
Further, when the O-ring 755 is disposed on the tip side from the engagement member mounting hole 752e, the O-ring 755 is close to the metal shell 25 that is likely to become high temperature and is easily affected by heat. Furthermore, in order to prevent the outer surface of the gas sensor in contact with the O-ring 755 from being scratched, it is necessary to make the O-ring 755 a large O-ring 755 whose inner diameter D 3 is larger than the distance D 1. Therefore, it leads to cost increase.

なお、図3に示すように、この実施形態において、係合部材取付け孔752eの周囲のセンサキャップ700(裾部752f)の外径Dは、係合部材757の外径Dより大きい。このようにすると、係合部材757がセンサキャップ700の外部にはみ出すことがなく、係合部材757が外部からの衝撃を受けて損傷したり脱落するのを防止することができる。 As shown in FIG. 3, in this embodiment, the outer diameter D 5 of the sensor cap 700 (the skirt 752 f) around the engaging member mounting hole 752 e is larger than the outer diameter D 4 of the engaging member 757. In this way, the engaging member 757 does not protrude outside the sensor cap 700, and the engaging member 757 can be prevented from being damaged or dropped due to an external impact.

又、この実施形態において、センサキャップ700がガスセンサ21に固定された状態では、カバー23の後端面23bとキャップ端子751との軸線方向Oの距離hが突出高さhより小さい。このため、接触部35e(出力端子35)がキャップ端子751の先端向き面に押圧され、接触部35eが突出高さhより軸線方向Oに先端側(カバー23の後端面23bと距離hとなる高さ)に位置する。
このとき、コイルスプリング38が軸線方向Oに圧縮され、その反発力によって接触部35eがキャップ端子751側に付勢されるので、接触部35eとキャップ端子751とが電気的に確実に接続され、出力端子35とキャップ端子751との接触信頼性を高めることができる。そして、上記したように、係合部材757の一部(縮径部757s)が主体金具25の凹部25eにしっかりと嵌入した状態で、センサキャップ700がガスセンサ21に固定されているので、コイルスプリング38の反発力でセンサキャップ700がガスセンサ21から外れることもない。
Further, in this embodiment, in the state where the sensor cap 700 is secured to the gas sensor 21, axial O of the distance h 2 is the height h 1 is smaller than the projection of the rear end face 23b and the cap terminal 751 of the cover 23. Therefore, the contact portion 35e (the output terminal 35) is pressed against the forward-facing surface of the cap terminal 751, the rear end face 23b and the distance h 2 of the contact portion 35e is projected height h 1 from the tip side in the axial direction O (cover 23 Located at the height).
At this time, the coil spring 38 is compressed in the axial direction O, and the contact portion 35e is biased toward the cap terminal 751 by the repulsive force, so that the contact portion 35e and the cap terminal 751 are electrically and reliably connected, Contact reliability between the output terminal 35 and the cap terminal 751 can be improved. As described above, since the sensor cap 700 is fixed to the gas sensor 21 with a part (the reduced diameter portion 757 s) of the engaging member 757 firmly fitted in the recess 25 e of the metal shell 25, the coil spring The sensor cap 700 is not detached from the gas sensor 21 by the repulsive force of 38.

図7は、係合部材の変形例を示す。
図7(a)は、略C字状で弾性変形可能な係合部材(線バネ)857である。係合部材857は一部が開口した円環状であり、さらに径方向に対向する3箇所の位置で縮径される3個の縮径部857sを有している。そして、センサキャップ(図示せず)において、各縮径部857sに対応する位置に3個の係合部材取付け孔が設けられ、縮径部857sが係合部材取付け孔から内部空間752h側へ突出するようになっている。
図7(b)は、略C字状で弾性変形可能な係合部材(線バネ)957である。係合部材957は一部が開口した円環状であり、さらに径方向に対向する5箇所の位置で縮径される5個の縮径部957sを有している。そして、センサキャップ(図示せず)において、各縮径部957sに対応する位置に5個の係合部材取付け孔が設けられ、縮径部957sが係合部材取付け孔から内部空間752h側へ突出するようになっている。
なお、各係合部材857、957の最小内径は、各縮径部857s、957sの先端が接する最大円(図7の破線)の直径である。
FIG. 7 shows a modification of the engaging member.
FIG. 7A shows an engagement member (wire spring) 857 that is substantially C-shaped and elastically deformable. The engaging member 857 has an annular shape with a part opened, and further includes three reduced diameter portions 857s reduced in diameter at three positions opposed in the radial direction. In the sensor cap (not shown), three engagement member attachment holes are provided at positions corresponding to the respective reduced diameter portions 857s, and the reduced diameter portions 857s protrude from the engagement member attachment holes to the internal space 752h side. It is supposed to be.
FIG. 7B shows an engagement member (wire spring) 957 that is substantially C-shaped and elastically deformable. The engaging member 957 has an annular shape with a part opened, and further has five reduced diameter portions 957s reduced in diameter at five positions opposed in the radial direction. In the sensor cap (not shown), five engagement member attachment holes are provided at positions corresponding to the respective reduced diameter portions 957s, and the reduced diameter portions 957s protrude from the engagement member attachment holes to the internal space 752h side. It is supposed to be.
The minimum inner diameter of each engagement member 857, 957 is the diameter of the maximum circle (broken line in FIG. 7) with which the tips of the respective reduced diameter portions 857s, 957s are in contact.

図7に示すように、係合部材に3個以上の縮径部を設けると、ガスセンサ21が径方向の3箇所以上でセンサキャップ700に支持されるので、両者の取り付け後に径方向に両者が互いにずれることがより少なくなる。これに対し、縮径部が2箇所であると、径方向において縮径部を結ぶ直線に垂直な方向にずれが生じる場合がある。   As shown in FIG. 7, when the engagement member is provided with three or more reduced diameter portions, the gas sensor 21 is supported by the sensor cap 700 at three or more locations in the radial direction. Less shift from each other. On the other hand, if there are two reduced diameter portions, there may be a deviation in the direction perpendicular to the straight line connecting the reduced diameter portions in the radial direction.

図8は、係合部材1057の別の変形例を示す。係合部材1057は、弾性変形可能な樹脂により略八角形板状に形成され、中央が長円状に開口しつつ一辺が切り欠かれ、略C字状である。長円の短軸方向に対向する部分が縮径部1057sとなり、主体金具の凹部25eに係合する。   FIG. 8 shows another modification of the engaging member 1057. The engaging member 1057 is formed in a substantially octagonal plate shape from an elastically deformable resin, and has a substantially C-shape with one side cut out while the center is opened in an oval shape. A portion of the ellipse facing the short axis direction becomes a reduced diameter portion 1057s, and engages with the concave portion 25e of the metal shell.

なお、本発明は上記各実施の形態に限られず、各種の変形が可能なことは言うまでもない。例えば、係合部材の形状は、主体金具(の凹部)の外面形状に合わせて、例えば、コ字状、C字状、U字状等の一部が開口したリング形状にすることができる。又、シール材はOリングに限られない。   Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, the shape of the engaging member can be made into a ring shape in which, for example, a U-shape, a C-shape, a U-shape, etc. are opened in accordance with the outer surface shape of the metal shell (the concave portion). Further, the sealing material is not limited to the O-ring.

21 ガスセンサ
22 ガス検出素子
23 ケーシング(カバー)
25 ケーシング(主体金具)
25e 凹部
35 出力端子
600 ガスセンサユニット
700 センサキャップ
751 キャップ端子
752a キャップ本体(上部被覆部材)
752b キャップ本体(下部被覆部材)
752b 側壁(下部被覆部材の一部)
752e 貫通孔(係合部材取付け孔)
752h 内部空間
755 シール材
757、857、957、1057 弾性部材(係合部材)
757s、857s、957s、1057s 弾性部材の縮径部
弾性部材の最小内径
シール材と接する位置のケーシングの外面の直径
弾性部材の外径
貫通孔の周囲のセンサキャップの外径
O 軸線方向
21 Gas sensor 22 Gas detection element 23 Casing (cover)
25 Casing (metal shell)
25e Concave portion 35 Output terminal 600 Gas sensor unit 700 Sensor cap 751 Cap terminal 752a Cap body (upper covering member)
752b Cap body (lower covering member)
752b Side wall (part of lower covering member)
752e Through hole (engagement member mounting hole)
752h Internal space 755 Sealing material 757, 857, 957, 1057 Elastic member (engaging member)
757 s, 857 s, 957 s, 1057 s Reduced diameter portion of elastic member D 1 Minimum inner diameter of elastic member D 2 Diameter of outer surface of casing in contact with seal material D 4 Outer diameter of elastic member D 5 of sensor cap around through hole Outer diameter O Axial direction

Claims (4)

軸線方向に向かって延びて先端部が被測定ガスに晒されるガス検出素子と、前記ガス検出素子の周囲を取り囲み、自身の外面に径方向内側に窪む凹部を有する筒状のケーシングと、前記ガス検出素子より後端側に配置されて前記ガス検出素子のセンサ出力を電気的に取り出す出力端子と、
を備えたガスセンサ;及び
前記ガスセンサに組み付けられるセンサキャップであって、
前記凹部を跨ぐようにして軸線方向に伸びる側壁を有すると共に、前記出力端子を収容する内部空間を有する筒状のキャップ本体と、
前記側壁のうち、前記凹部に対応する位置に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔に配置されると共に、前記凹部に係合して当該センサキャップを前記ガスセンサに固定する弾性部材と、を有する
センサキャップ;を備え、
前記センサキャップの貫通孔の外側から前記弾性部材を外嵌した状態で、当該センサキャップを前記ガスセンサの後端側から組み付けることによって、前記凹部に前記弾性部材を係合させてなるガスセンサユニットであって、
前記貫通孔より後端側で前記内部空間に臨みつつ、前記ケーシングの外面と前記キャップ本体の内面との間をシールするシール材を備え、
前記シール材と接する位置の前記ケーシングの外面の直径は、前記弾性部材の最小内径より小さいガスセンサユニット。
A gas detection element extending in the axial direction and having a tip exposed to the gas to be measured, a cylindrical casing surrounding the periphery of the gas detection element, and having a recess recessed radially inward on its outer surface; An output terminal arranged on the rear end side from the gas detection element to electrically extract the sensor output of the gas detection element;
A gas sensor comprising: a sensor cap assembled to the gas sensor,
A cylindrical cap body having a side wall extending in the axial direction so as to straddle the concave portion, and having an internal space for accommodating the output terminal;
A through-hole provided at a position corresponding to the recess in the side wall;
An elastic member that is disposed in the through hole and that engages with the concave portion and fixes the sensor cap to the gas sensor;
A gas sensor unit in which the elastic member is engaged with the concave portion by assembling the sensor cap from the rear end side of the gas sensor with the elastic member being fitted from the outside of the through hole of the sensor cap. And
A sealing material that seals between the outer surface of the casing and the inner surface of the cap body while facing the internal space on the rear end side from the through hole,
A gas sensor unit in which a diameter of an outer surface of the casing at a position in contact with the sealing material is smaller than a minimum inner diameter of the elastic member.
前記センサキャップは前記内部空間に臨みつつ前記出力端子と電気的に接続されるキャップ端子を有し、
前記出力端子は後端側に付勢されつつ前記ケーシングの後端から突出し、前記キャップ端子に押圧された状態で該キャップ端子に接している請求項1記載のガスセンサユニット。
The sensor cap has a cap terminal that is electrically connected to the output terminal while facing the internal space;
2. The gas sensor unit according to claim 1, wherein the output terminal protrudes from a rear end of the casing while being urged toward a rear end side, and is in contact with the cap terminal while being pressed by the cap terminal.
前記弾性部材は、前記凹部に係合する3個以上の縮径部を有し、該縮径部に対応する位置に前記貫通孔が設けられている請求項1又は2記載のガスセンサユニット。   3. The gas sensor unit according to claim 1, wherein the elastic member has three or more reduced diameter portions that engage with the concave portion, and the through hole is provided at a position corresponding to the reduced diameter portion. 前記貫通孔の周囲の前記センサキャップの外径は、前記弾性部材の外径より大きい請求項1〜3のいずれかに記載のガスセンサユニット。   The gas sensor unit according to claim 1, wherein an outer diameter of the sensor cap around the through hole is larger than an outer diameter of the elastic member.
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