JP2014002132A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】接続端子や端子間の接続部分の損傷を抑制し、ガスセンサの出力性能を向上すること。
【解決手段】セパレータ４０は、主体金具５０及び金属外筒３０に直接固定されておらず、金属外筒３０と保持部材３６によって金属外筒３０内に保持固定されている。金属外筒３０は、先端部３１において、主体金具５０に対して加締め固定されている。また、金属外筒３０は、径方向内側に向けて屈曲状に形成されている後端３５においてグロメット２０の鍔部２１に係合している。保持部材３６は、屈曲状に形成されている後端部３７の弾性力によって、セパレータ４０を周方向内側に付勢するとともに、セパレータ４０の鍔部４１を軸線Ｏ方向の後端側に付勢する。保持部材３６は、金属外筒３０の外側から、金属外筒３０とともに径方向内側に向けて加締められることにより形成される加締め部３３によって、金属外筒３０に固定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、被測定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。

従来、ガスセンサとして、被測定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るセンサが知られている。このようなガスセンサは、例えば、センサ素子を保持する筒状の主体金具と、主体金具の後端部に接合され、ガス成分の濃度を表す信号を取り出すための端子を収容するコネクタ部を有するカバーを備える。近年、ガスセンサを狭小な空間に取り付けるため、コネクタ部を軸線と交差する方向に延伸させることにより軸線方向の高さを抑制して小型化された、いわゆる横出し型のガスセンサが利用されている。

横出し型のガスセンサは、例えば、ガスセンサ素子の後端側を覆うように設けられているセパレータと、セパレータ内部に配置され、ガスセンサ素子の電極パッドと電気的に接続される素子側接続端子と、コネクタ部内に設けられているコネクタ端子と、素子側接続端子とコネクタ端子とを電気的に接続し、素子側接続端子の後端側からガスセンサの径方向に延伸した外部回路側接続端子とを備える。素子側接続端子は、端部を屈曲して湾曲状に形成されることにより径方向に弾性力が生じ、ガスセンサ素子の電極パッドとの接圧が増加され、電極パッドと素子側接続端子の電気的接続が高い精度で確保される。セパレータは、外部回路側接続端子の弾性力によって先端側へ押圧されるとともに、素子側接続端子の弾性力により、径方向に保持されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−１４５２６７号公報

しかしながら、従来の技術では、セパレータは、接続端子（素子側接続端子および外部回路側接続端子）の弾性力のみによって保持されているため、ガスセンサへ加えられる振動や衝撃に起因してセパレータが動き、接続端子が損傷したり、外部接続端子とコネクタ端子との溶接部分に負荷がかかり、接続端子とコネクタ端子との接続部分である溶接部の破損を招いたりするおそれがある。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、ガスセンサ素子に対する振動や衝撃によってセパレータが動くことに起因する接続端子や端子間の接続部分の損傷を抑制し、ガスセンサの出力性能を向上することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
ガスセンサ素子であって、前記ガスセンサ素子の軸線方向の先端側に、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ともに、取り付け対象体のガスセンサ取り付け孔内に挿入される主体金具と、前記ガスセンサ素子と電気的に接続される接続端子を自身の内側に保持し、前記ガスセンサ素子の後端部周囲を取り囲む筒状のセパレータと、を備えるガスセンサであって、前記軸線方向に対して交差する方向に延伸して形成され、前記接続端子と接合部にて接合されるコネクタ端子を包囲するコネクタ部を有するとともに、前記主体金具の後端側に配置され、少なくとも前記接合部を収容する収容空間を有するカバーと、前記主体金具の後端部に接合されるとともに前記セパレータの径方向周囲を取り囲む外筒と、前記外筒の内側に固定され、前記セパレータの先端向き面に当接して、前記セパレータを前記軸線方向の後端側に付勢する筒状の保持部材と、を備えることを特徴とするガスセンサ。

適用例１のガスセンサによれば、主体金具の後端部に接合されるとともにセパレータの径方向周囲を取り囲む外筒と、外筒の内側に固定され、セパレータを軸線方向の後端側に付勢する筒状の保持部材とを備える。従って、保持部材によりセパレータを周方向から固定することができ、ガスセンサ素子への振動や衝撃が負荷された場合に、セパレータが振動したり規定の位置からずれたりすることを抑制できる。よって、セパレータの内側に配置されている接続端子と、コネクタ部内に配置されているコネクタ端子との接合部の破損を抑制でき、ガスセンサの出力性能を向上できる。

［適用例２］
適用例１記載のガスセンサであって、前記保持部材は、前記外筒に加締め固定されていることを特徴とする、ガスセンサ。

適用例２のガスセンサによれば、保持部材は、外筒に加締め固定されている。従って、ガスセンサへの振動、特に、径方向の振動によるセパレータの振動、ずれを抑制でき、セパレータの内側に配置されている接続端子と、コネクタ部内に配置されているコネクタ端子との接合部の破損を更に抑制できる。従って、ガスセンサの出力性能を向上できる。

［適用例３］
適用例１または適用例２記載のガスセンサであって、更に、前記外筒を閉塞するとともに、前記セパレータの後端面に接する弾性部材を有し、前記外筒は、前記弾性部材に加締め固定されていることを特徴とする、ガスセンサ。

適用例３のガスセンサによれば、外筒は、セパレータの後端面に接する弾性部材に加締め固定されている。従って、セパレータは、保持部材だけでなく、外筒によっても固定される。よって、特に、軸線方向の振動によるセパレータの振動、ずれを抑制でき、セパレータの内側に配置されている接続端子と、コネクタ部内に配置されているコネクタ端子との接合部の破損をより抑制できる。従って、ガスセンサの出力性能を向上できる。

［適用例４］
適用例１ないし適用例３いずれか記載のガスセンサであって、前記セパレータは、自身の径方向外側に突出すると共に、前記先端向き面を有する鍔部を備えることを特徴とする、ガスセンサ。

適用例４のガスセンサによれば、セパレータは、自身の径方向外側に突出すると共に、前記先端向き面を有する鍔部を備える。従って、保持部材によりセパレータの鍔部を周方向から固定することができ、ガスセンサ素子への振動や衝撃が負荷された場合に、セパレータが振動したり規定の位置からずれたりすることを抑制できる。よって、セパレータの内側に配置されている接続端子と、コネクタ部内に配置されているコネクタ端子との接合部の破損を抑制でき、ガスセンサの出力性能を向上できる。

［適用例５］
適用例１ないし適用例４いずれかに記載のガスセンサであって、前記主体金具の後端部の外周に接合され、前記主体金具と前記カバーとを連結する筒状の金属部材を備えることを特徴とする、ガスセンサ。

適用例５のガスセンサによれば、主体金具の後端部の外周に接合され、主体金具とカバーとを連結する筒状の金属部材が設けられている。従って、主体金具とカバーとを、金属部材によって連結することができ、ガスセンサの小型化を図ることができる。

[適用例６]
適用例１ないし適用例５いずれかに記載のガスセンサであって、
前記セパレータは、軸線方向において、前記コネクタ部を通過する、前記コネクタ部に平行な仮想線に跨って配置されていることを特徴とする、ガスセンサ。

適用例６のガスセンサによれば、セパレータは、軸線方向において、コネクタ部を通過するコネクタ部に平行な仮想線に跨って配置されている。換言すると、軸線方向におけるコネクタ部の高さと、セパレータの高さとが少なくとも一部でオーバーラップするように配置されている。従って、ガスセンサにおける、セパレータの後端側への突出量を低減することができ、ガスセンサの低背化につながる。ひいては、ガスセンサの小型化を図ることができる。

［適用例７］
適用例１ないし適用例６いずれかに記載のガスセンサであって、前記セパレータは、軸線方向において前記カバーの先端面に平行な仮想線に跨って配置されていることを特徴とする、ガスセンサ。

適用例７のガスセンサによれば、セパレータは、軸線方向において、カバーの先端面に平行な仮想線に跨って配置されている。換言すると、軸線方向におけるカバーの先端面の高さと、セパレータの高さとが少なくとも一部でオーバーラップするように配置されている。従って、ガスセンサにおける、セパレータの後端側への突出量を低減することができ、ガスセンサの低背化につながる。ひいては、ガスセンサの小型化を図ることができる。

本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。

第１実施例におけるガスセンサ２００の外観斜視図。 第１実施例におけるガスセンサ２００の分解斜視図。 第１実施例におけるガスセンサ２００の断面図。 第１実施例におけるセパレータアセンブリ１２０の製造工程について説明する説明図。 第１実施例におけるガスセンサ２００の製造工程について説明する説明図。

Ａ．第１実施例：
Ａ１．ガスセンサ２００の構成：
図１は、第１実施例におけるガスセンサ２００の外観斜視図である。図２は、第１実施例におけるガスセンサ２００の分解斜視図である。図３は、第１実施例におけるガスセンサ２００の断面図である。図３は、図１のＡ−Ａ断面における断面を示している。図１，２に示すように、ガスセンサ２００は、カバー部１０と、セパレータアセンブリ１２０と、素子アセンブリ１３０と、薄板部材７０とを備える。薄板部材７０には、シール部材８０が取り付けられている。ガスセンサ２００は、後述する主体金具５０とカバー部１０とからなる本体部２０２を有する。本実施例では、素子アセンブリ１３０の軸線Ｏ（ガスセンサ素子１３１の軸線と同一であり、一点鎖線で示す。）方向を上下方向として図示し、図面上方をガスセンサ２００の後端側、図面下方をガスセンサ２００の先端側、として説明する。又、軸線Ｏ方向に垂直な方向を「径方向」と称する。

Ａ１−１．素子アセンブリ１３０の概略構成：
素子アセンブリ１３０は、図２および図３に示すように、軸線Ｏ方向に延びる筒状の主体金具５０と、この主体金具５０の内側に固定されて配置されている薄板状のガスセンサ素子１３１と、ガスセンサ素子１３１の先端側を覆うプロテクタ１３２を有する。ガスセンサ素子１３１は、軸線Ｏ方向に延びる第１板面１３１ａと、第１板面と軸線Ｏを挟んで反対側に形成されている第２板面１３１ｂを備える。

ガスセンサ素子１３１の先端側には、主体金具５０から突出しているとともに、排気ガス中の酸素濃度を検出可能に構成された検出部１３１ｃが設けられている。検出部１３１ｃを保護するために、主体金具５０の先端側には、主体金具５０から突出するガスセンサ素子１３１の先端側を覆うように、二重の有底筒状のプロテクタ１３２がレーザ溶接により固設されている。このプロテクタ１３２には、ガスセンサ２００を排気管に設置した際、排ガスを内部に導入できるように、複数の導入孔１３３が所定位置に形成されている。

ガスセンサ素子１３１の後端側は、主体金具５０からセパレータ４０側に突出している。このガスセンサ素子１３１の後端側には、第１板面１３１ａ側に、検出部１３１ｃと電気的に導通する３つのセンサ用電極パッド１４０が設けられ、また、第２板面１３１ｂ側に、ガスセンサ素子１３１に内在するヒータ（図示を省略する）と電気的に導通する２つのヒータ用電極パッド１４１が設けられている。

図３に示すように、主体金具５０の内表面には、先端方向に向かって内径が縮径する段部５１が形成されている。また、主体金具５０は、径方向外側に突出した鍔部５２と、鍔部５２よりも後端側に形成され、階段状に縮径する段部５３と、段部５３の更に後端側に形成され、径方向内側に屈曲状に形成されている後端部５５を備える。主体金具５０内部の構成については、後に詳述する。

Ａ１−２．セパレータアセンブリ１２０の詳細構成：
セパレータアセンブリ１２０は、グロメット２０、セパレータ４０、金属外筒３０、保持部材３６および接続端子１５０、１５１によって構成され、主体金具５０の後端側に配置される。セパレータアセンブリ１２０は、軸線Ｏ方向の略中央部分において、径方向外側から径方向内側に向けて加締められることにより金属外筒３０と保持部材３６とを一体的に固定する加締め部３３を有する。

グロメット２０は、円筒部２３と鍔部２１と開口２４とを有するフッ素ゴム製の弾性部材であり、セパレータ４０の後端側に配置されている。グロメット２０の開口２４には、接続端子１５０、１５１が内挿されている。開口２４は、後述するセパレータ４０の開口４２と連通している。

セパレータ４０は、樹脂によって略円筒状に形成されており、径方向外側に突状に形成されている鍔部４１と、軸線Ｏ方向に貫通する開口４２とを有する。

各接続端子１５０、１５１は、セパレータ４０内の開口４２に挿通されており、ガスセンサ素子１３１の各電極パッド１４０，１４１にそれぞれ接続されている。以下、この点について詳細に説明する。図２に示されるように、主体金具５０の後端側には、筒状の金属外筒３０が周方向に加締められるとともにレーザ溶接され固設されており、金属外筒３０の内側にセパレータ４０が配設されている。このセパレータ４０内には、３つのセンサ用接続端子１５０と、２つのヒータ用接続端子１５１とが配置され、センサ用接続端子１５０及びヒータ用接続端子１５１が互いに接触しないように、これらを隔離した状態でセパレータ４０内に収容されている。

セパレータ４０の開口４２内には、ガスセンサ素子１３１の後端側が挿入されている。そして、センサ用接続端子１５０が、センサ用電極パッド１４０と接触する接触部１５０ａの形状により生じる弾性力によって、ガスセンサ素子１３１のセンサ用電極パッド１４０と弾性的に接触して電気的に接続している。また、ヒータ用接続端子１５１が、ヒータ用電極パッド１４１と接触する接触部１５１ａの形状により生じる弾性力によって、ガスセンサ素子１３１用の電極パッド１４１と弾性的に接触して電気的に接続している。

金属外筒３０は、先端部３１、筒部３２，３４および後端３５を有する。金属外筒３０は、先端部３１において、主体金具５０に対して加締められるとともに溶接接合されることにより固定される。また、金属外筒３０は、径方向内側に向けて屈曲状に形成されている後端３５においてグロメット２０の鍔部２１に係合している。

保持部材３６は、金属外筒３０の内部に固定されている金属製の筒状部材であり、屈曲状に形成されている後端部３７の弾性力によって、セパレータ４０を周方向内側に付勢するとともに、セパレータ４０の鍔部４１を軸線Ｏ方向の後端側に付勢する。保持部材３６は、金属外筒３０の外側から、金属外筒３０とともに径方向内側に向けて加締められることにより形成される加締め部３３によって、金属外筒３０に固定される。

セパレータ４０は、主体金具５０及び金属外筒３０に直接固定されておらず、金属外筒３０と保持部材３６によって金属外筒３０内に保持固定されている。このように構成することにより、ガスセンサ２００に対する振動や衝撃によってセパレータ４０が振動したり、ずれたりすることによる接続端子１５０，１５１とコネクタ端子１０５ｂとの接触不良が抑制される。

Ａ１−３．カバー部１０の詳細構成：
カバー部１０は、カバー１００と金属部材１１０とを備える。カバー１００は、セパレータアセンブリ１２０の周囲を覆うように、略筒状に形成され、先端側に、径方向内側に突状に形成されている鍔部１０２を有する樹脂製の樹脂外筒１０１と、樹脂外筒１０１の後端側に組み付けられ、ガスセンサ２００の後端側を閉塞する蓋部１０９と、ガスセンサ２００の後端側において、樹脂外筒１０１から径方向に延伸するように形成されている略矩形状のコネクタ部１０３とを備える。

樹脂外筒１０１およびコネクタ部１０３は、成形性のよい樹脂、例えば、ナイロン（登録商標）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニルスルファイド）などにより形成されている。樹脂外筒１０１のコネクタ部１０３側には、コネクタ端子部１０５の位置を規定する係止壁１０１ａが形成されている。コネクタ部１０３は、素子アセンブリ１３０から離れた端部に開口部１０４を有する。

金属部材１１０は、先端側に形成されている第１の筒部１１１，第１の筒部１１１の後端側に形成され、径方向外側に延伸する２つの半円状のフランジ部１１２、フランジ部１１２の後端側に形成されている第２の筒部１１３，第２の筒部１１３の後端側に形成され、径方向外側に屈曲状に形成されている屈曲部１１５を備える。

図３（ｂ）に示されるように、樹脂外筒１０１と金属部材１１０は、樹脂外筒１０１の先端面１０６がフランジ部１１２の後端面１１６と接するように配置されるとともに、鍔部１０２の後端１０７に、パッキン１１８を介して屈曲部１１５が係止することにより一体的に組み付けられている。そして、金属部材１１０の第１の筒部１１１の先端が、主体金具５０の鍔部５２の後端面５２ｂに当接する状態で、金属部材１１０と主体金具５０が接合される。第１の筒部１１１の外径は、主体金具５０の鍔部５２の外径と同一であり、第１の筒部１１１が主体金具５０の鍔部５２に接合されると、第１の筒部１１１と主体金具５０の鍔部５２との外表面が面一になる。パッキン１１８は、樹脂外筒１０１と金属部材１１０とを組み付ける際に、組み付け部分における封止性能を向上するとともに、組み付け部分の損傷を抑制する。

従来、樹脂外筒の固定に利用されている加締め方法は、樹脂外筒１０１の鍔部が径方向外側に突状に形成されており、当該鍔部を、加締め部材により径方向外側から径方向内側に向かって加締めている。このため、加締め部材は当該鍔部より径方向に径大に形成されなくてはならず、ガスセンサの大型化を招いていた。また、従来の加締め方法では、径方向に延伸するコネクタ部１０３を備える横出し型のガスセンサにおいて、コネクタ部１０３が障害となって、部分的にしか加締めることができず、周方向全体に亘って加締めることができない。そのため、樹脂外筒を強固に固定することができず、ガスセンサ２００の損傷を招くおそれがあった。

第１実施例では、鍔部１０２が径方向内側に突状に形成されているので、樹脂外筒１０１の内側において、金属部材１１０を鍔部１０２に対して、径方向内側から径方向外側に向けて周方向全体に亘って加締め固定することができ、ガスセンサ２００の大型化を抑制できるとともに、樹脂外筒１０１と金属部材１１０とを、加締めという簡易な方法で、強固に固定することができる。

コネクタ端子部１０５は、略矩形状に形成されている絶縁体１０５ａと、コネクタ端子１０５ｂを備える。コネクタ端子部１０５は、絶縁体１０５ａが樹脂外筒１０１に狭持されるように、開口部１０４から係止壁１０１ａに当接するまでガスセンサ２００内に挿入される。コネクタ端子１０５ｂは、開口部１０４と中間接続端子１６０とを接続する。中間接続端子１６０は、接続端子１５０、１５１の後端部において接続され、接続端子１５０、１５１から径方向に延伸するとともに、軸線Ｏ方向に略直角に屈曲し、接続端子１５０、１５１に接続されている端部とは異なる端部においてコネクタ端子１０５ｂと溶接接合されている。中間接続端子１６０と接続端子１５０、１５１との接触部分は予め溶接などの方法により接合されている。

カバー１００が主体金具５０に組み付けられると、素子アセンブリ１３０の後端側およびセパレータアセンブリ１２０が、カバー１００の内部に収容され、樹脂外筒１０１、コネクタ端子部１０５により覆われる。
なお、このとき、図３（ａ）に示されるように、セパレータ４０は、軸線Ｏに垂直、かつ、カバー１００の先端面を通過する仮想線Ｚに跨って位置する。換言すると、セパレータ４０は、カバー１００の先端面に平行な仮想線Ｚに跨るように組み付けられる。また、図３（ａ）では、コネクタ部１０３の先端面を通過する、コネクタ部１０３に平行な仮想線に跨って配置されてもいる。
従って、ガスセンサ２００における、セパレータ４０の軸線方向後端側への突出量を低減することができ、ガスセンサ２００の低背化につながる。ひいては、ガスセンサ２００の小型化を図ることができる。

Ａ１−４．薄板部材７０およびその近傍の詳細構成：
本体部２０２の先端側部位の径方向外側には金属製の薄板部材７０が配置されている。薄板部材７０は、ガスセンサ２００と取り付け対象体との間を封止するシール部材８０と、ガスセンサ２００の本体部２０２の間を離間させるように形成されている。
薄板部材７０およびその近傍の詳細構成について、図３（ｂ）を参照しつつ説明する。

図３（ｂ）に示されるように、薄板部材７０は、略Ｚ字状に屈曲して形成されている先端部７１と、軸線Ｏに沿った（略平行な）円筒状に形成されている筒部７２と、筒部７２から後端側に向かって延出しつつ逆Ｌ字状に屈曲して形成されている後端部７３と、筒部７２と後端部７３との間に、本体部２０２の先端側部位の外表面（第１実施例では、金属部材１１０）から空隙２２０を介して径方向内側に窪んだ溝部７５を有する。薄板部材７０は、少なくとも一端が本体部２０２の外表面に接合されている。第１実施例では、薄板部材７０は、先端部７１において主体金具５０の鍔部５２の先端面５２ａに溶接接合されている。薄板部材７０は、絞り加工や切削加工など、種々の加工方法により形成することができる。なお、溝部７５は、断面が矩形状となるように形成されているが、どのような形状であってもよい。

シール部材８０は、溝部７５内に配置されており、樹脂により弾性を有するように形成されている。シール部材８０は、ガスセンサ２００が取り付け対象体に取り付けられる際に、センサ取り付け孔の内壁に圧接されることにより変形し、センサ取り付け孔とガスセンサ２００との間を封止する。

従来、シール部材８０は、本体部（例えば、主体金具５０）に形成されている溝部内に配置されているので、主体金具５０の温度は直接的にシール部材８０に伝わる。このため、ガスセンサ素子１３１の発熱により主体金具５０が加熱され、主体金具５０の温度がシール部材８０を構成する樹脂材料の耐熱温度を超えてしまうと、シール部材８０の劣化を招くという問題が生じていた。

第１実施例のガスセンサ２００では、ガスセンサ素子１３１の熱が、薄板部材７０の溝部７５に配置されているシール部材８０へ伝わる熱経路は、図３（ｂ）に矢印で示すように、本体部２０２からの放熱による第１の経路２５０と、接合部２０５である主体金具５０の先端面５２ａから薄板部材７０に伝導する第２の経路２６０とがある。

ここで、第１実施例では、シール部材８０と本体部２０２との間に、断熱層として機能する空隙２２０が介在する。この結果、本体部２０２からの熱伝導、すなわち、第１の経路２５０を介した熱伝導が低減され、熱によるシール部材８０の劣化が抑制される。

また、薄板部材７０は、軸線Ｏ方向の後端側に位置する後端部７３が本体部２０２に接合されていないので、後端部７３と本体部２０２との間に、空隙２２０と外気とを連通する開口部２１０が形成される。開口部２１０を介して空隙２２０内に外気が入り込み、空隙２２０内の空気が外気によって冷やされ、空隙２２０内の空気の温度上昇が抑制される。この結果、第１の経路２５０を介した熱伝導が更に低減され、シール部材８０の劣化を抑制できる。

また、薄板部材７０の溝部７５は、薄板部材７０と本体部２０２の外表面とが接合されている接合部分である鍔部５２の先端面５２ａから離れた位置に形成されている。離れた位置、とは、例えば、接合部である先端面５２ａから、薄板部材７０の後端部７３までの軸線Ｏ方向に沿った距離ｄの中央（１／２となる位置）以上後端側としてもよい。こうすることにより、第２の経路２６０の距離を長くすることができ、第２の経路２６０を介した熱伝導が抑制される。

Ａ１−５．主体金具５０内部の詳細構成：
主体金具５０内には、アルミナからなる筒状のセラミックホルダ１３６、滑石粉末からなる第１粉末充填層１３７、同じく滑石粉末からなる第２粉末充填層１３８、及び、アルミナからなる筒状のセラミックスリーブ１３９が、この順に先端側から後端側に向けて配設されている。また、主体金具５０内には、セラミックホルダ１３６及び第１粉末充填層１３７と共にガスセンサ素子１３１と一体化された筒状の金属カップ１３５が配設されている。更に、セラミックスリーブ１３９と主体金具５０の後端部５５との間には、加締リング５８が配置されている。

セラミックホルダ１３６は、金属カップ１３５内に配置され、その先端側で金属カップ１３５を介して主体金具５０の棚部５４に係合している。セラミックホルダ１３６は、ガスセンサ素子１３１を内挿している。また、第１粉末充填層１３７の全体が、金属カップ１３５内に配置されている。さらに、主体金具５０とガスセンサ素子１３１との間の気密性は、第２粉末充填層１３８の存在によって担保されている。

セラミックスリーブ１３９は、軸線Ｏに沿った、矩形状の軸孔１３９ａを有する筒状体である。このセラミックスリーブ１３９は、その矩形状の軸孔１３９ａに板状のガスセンサ素子１３１を軸線Ｏ方向に沿って内挿して、ガスセンサ素子１３１を支持している。セラミックスリーブ１３９は、主体金具５０内に装着された後、主体金具５０の段部５３を径方向内側に屈曲させ、加締リング５８を介して、セラミックスリーブ１３９の後端面に向けて加締めることにより、主体金具５０内に固定されている。

第１実施例のガスセンサ２００は、以上説明した構成を有している。上記構成を有するガスセンサ２００の組み付け工程について説明する。

Ａ２．ガスセンサ２００の組み付け工程：
第１実施例におけるガスセンサ２００の組み付け工程について説明する。ガスセンサ２００を構成する素子アセンブリ１３０、セパレータアセンブリ１２０、カバー１００および薄板部材７０を準備する。素子アセンブリ１３０およびカバー１００は、公知の種々の方法により形成される。また、薄板部材７０は、金属製の薄い平板に絞り加工が施され、先端部７１、後端部７３および溝部７５を有する形状に形成される。セパレータアセンブリ１２０の製造については、図４を参照して説明する。

Ａ２−１．セパレータアセンブリ１２０の製造工程：
図４は、第１実施例におけるセパレータアセンブリ１２０の製造工程について説明する説明図である。開口４２内に接続端子１５０、１５１が装着されているセパレータ４０と、後端部３７が軸線方向の先端側に向かって径方向内側に折り返されるように屈曲加工されている略筒状をなす保持部材３６を準備する。図４（ａ）に示されるように、保持部材３６の後端部３７がセパレータ４０の鍔部４１に形成されているテーパ状の先端向き面４１ａに当接するように、保持部材３６がセパレータ４０の周囲に配置される。なお、接続端子１５０、１５１は、長片状の導電部材（金属片等）がプレス等によって打ち抜かれ、接触部１５０ａが所定形状となるように屈曲加工され形成される。

図４（ｂ）に示されるように、円筒形状を有する金属外筒３０に、セパレータ４０および保持部材３６が挿入され、金属外筒３０の後端３５が、軸線Ｘ方向に沿った押圧力によりグロメット２０の鍔部２１に対して加締められる。この結果、セパレータ４０は、金属外筒３０と保持部材３６とによって保持固定される。なお、当該加締めにおいて、保持部材３６およびセパレータ４０は、図示しない保持治具によって保持されている。

図４（ｃ）に示されるように、金属外筒３０の略中央部分が径方向外側から径方向内側に向かって加締められ、加締め部３３が形成され、保持部材３６が金属外筒３０に固定される。なお、保持部材３６は、金属外筒３０に溶接されることにより固定されてもよいし、加締められた後に、更に溶接固定されてもよい。このようにして、セパレータアセンブリ１２０が作製される。

Ａ２−２．ガスセンサ２００の組み付け：
図５は、第１実施例におけるガスセンサ２００の製造工程について説明する説明図である。図５（ａ）に示されるように、素子アセンブリ１３０の後端に、セパレータアセンブリ１２０が先端部３１側から挿入され、段部５３の側面５３ａに対して、先端部３１が、径方向外側から径方向内側に加締められる。この結果、セパレータアセンブリ１２０が主体金具５０、すなわち、素子アセンブリ１３０に固定される。

図５（ｂ）に示されるように、蓋部１０９を除くカバー１００が組み付けられる。具体的には、金属部材１１０の先端面１１１ａと、主体金具５０の鍔部５２の後端面５２ｂとが当接するまで、軸線Ｏに沿って、素子アセンブリ１３０の後端に、金属部材１１０の先端側からカバー１００が挿入され、金属部材１１０の第１の筒部１１１と主体金具５０の段部５３が溶接接合され、カバー１００が素子アセンブリに組み付けられる。なお、カバー１００の組み付け時、コネクタ端子１０５ｂが接続端子１５０、１５１と電気的に接続されるように、カバー１００と接続端子１５０、１５１との相対的な位置関係が調整される。

図５（ｃ）に示されるように、蓋部１０９がカバー１００の開口１２ａを覆うように組み付けられるとともに、素子アセンブリ１３０に、薄板部材７０が組み付けられる。具体的には、略筒状に形成されている薄板部材７０の先端部７１の接合部分７７と、主体金具５０の鍔部５２の先端面５２ａとが当接するまで、軸線Ｏに沿って、薄板部材７０の後端側が、素子アセンブリ１３０が先端側から挿入され、接合部分７７と鍔部５２との接触部分が溶接接合される。

図５（ｄ）に示されるように、薄板部材７０の溝部７５にシール部材８０が配置され、ガスセンサ２００が完成する。

以上説明した第１実施例のガスセンサ２００によれば、主体金具の後端部に接合されるとともにセパレータの径方向周囲を取り囲む外筒と、外筒の内側に固定され、セパレータの鍔部を軸線方向の後端側に付勢する筒状の保持部材とを備える。従って、保持部材によりセパレータを周方向から固定することができ、ガスセンサ素子への振動や衝撃が負荷された場合に、セパレータが振動したり規定の位置からずれたりすることを抑制できる。よって、セパレータの内側に配置されている接続端子と、コネクタ部内に配置されているコネクタ端子との接合部の破損を抑制でき、ガスセンサの出力性能を向上できる。

また、第１実施例のガスセンサ２００によれば、保持部材は、外筒に加締め固定されている。従って、ガスセンサへの振動、特に、径方向の振動によるセパレータの振動、ずれを抑制でき、径方向に延伸しているコネクタ端子などへの衝撃、振動を抑制すると共に、電極パッド１４０、１４１に接している接続端子１５０、１５１が外れ、接点不良が生じることを抑制できる。従って、ガスセンサの出力性能を向上できる。

また、第１実施例のガスセンサ２００によれば、外筒は、弾性部材に加締め固定されている。従って、セパレータは、保持部材だけでなく、外筒によっても固定される。よって、特に、軸線方向の振動によるセパレータの振動、ずれを抑制すると共に、電極パッド１４０、１４１接している接続端子１５０、１５１が上下することで、電極パッド１４０、１４１にダメージが生じることを抑制でき、ガスセンサの出力性能を向上できる。

また、第１実施例のガスセンサ２００によれば、主体金具の後端部の外周に接合され、主体金具とカバーとを連結する筒状の金属部材が設けられている。従って、主体金具とカバーとを、金属部材によって連結することができ、ガスセンサの小型化を図ることができる。

また、第１実施例のガスセンサ２００によれば、セパレータは、軸線方向において、カバーの先端面に平行な仮想線に跨って配置されている。従って、ガスセンサにおける、セパレータの後端側への突出量を低減することができ、ガスセンサの低背化につながる。ひいては、ガスセンサの小型化を図ることができる。

Ｂ．変形例：
接続端子１５０、１５１は、中間接続端子１６０を含み、接続端子１５０、１５１がコネクタ端子１０５ｂと、レーザ溶接などの方法によって接合されていてもよい。

以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。上記実施例で外筒が弾性部材に加締め固定される例を用いて説明したが、これに限定されず、弾性部材を省略しても良い。この場合、外筒の後端に対し、周方向にスリットを設けることで、外筒後端の加締め部に軸線方向へのバネ性を付与することで、軸線方向の振動によるセパレータの振動、ずれを抑制することも可能である。また、図３（ａ）では、コネクタ部１０３の先端面を通過する仮想線にセパレータ４０が跨って配置されている態様を例示したが、これに限定されず、コネクタ部１０３の後端面を通過する仮想線にセパレータ４０が跨って配置されていてもよい。つまり、軸線方向におけるコネクタ部の高さと、セパレータの高さとが少なくとも一部でオーバーラップするように配置されていれば良い。

１０…カバー部
１２ａ…開口
２０…グロメット
２１…鍔部
２３…円筒部
２４…開口
３０…金属外筒
３１…先端部
３２…筒部
３３…加締め部
３５…後端
３６…保持部材
３７…後端部
４０…セパレータ
４１…鍔部
４１ａ…先端向き面
４２…開口
５０…主体金具
５１…段部
５２…鍔部
５２ａ…先端面
５２ｂ…後端面
５３…段部
５３ａ…側面
５４…棚部
５５…後端部
５８…加締リング
７０…薄板部材
７１…先端部
７２…筒部
７３…後端部
７５…溝部
７７…接合部分
８０…シール部材
１００…カバー
１０１…樹脂外筒
１０１ａ…係止壁
１０２…鍔部
１０３…コネクタ部
１０４…開口部
１０５…コネクタ端子部
１０５ａ…絶縁体
１０５ｂ…コネクタ端子
１０６…先端面
１０７…後端
１０９…蓋部
１１０…金属部材
１１１…第１の筒部
１１１ａ…先端面
１１２…フランジ部
１１４…第２の筒部
１１５…屈曲部
１１６…後端面
１１８…パッキン
１２０…セパレータアセンブリ
１３０…素子アセンブリ
１３１…ガスセンサ素子
１３１ａ…第１板面
１３１ｂ…第２板面
１３１ｃ…検出部
１３１用…ガスセンサ素子
１３２…プロテクタ
１３３…導入孔
１３５…金属カップ
１３６…セラミックホルダ
１３７…第１粉末充填層
１３８…第２粉末充填層
１３９…セラミックスリーブ
１３９ａ…軸孔
１４０…センサ用電極パッド
１４１…ヒータ用電極パッド
１５０…センサ用接続端子
１５０ａ…接触部
１５１…ヒータ用接続端子
１５１ａ…接触部
１６０…中間接続端子
２００…ガスセンサ
２０２…本体部
２０５…接合部
２１０…開口部
２２０…空隙
２５０…第１の経路
２６０…第２の経路

Claims (7)

1. ガスセンサ素子であって、前記ガスセンサ素子の軸線方向の先端側に、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ともに、取り付け対象体のガスセンサ取り付け孔内に挿入される主体金具と、
   前記ガスセンサ素子と電気的に接続される接続端子を自身の内側に保持し、前記ガスセンサ素子の後端部周囲を取り囲む筒状のセパレータと、を備えるガスセンサであって、
   前記軸線方向に対して交差する方向に延伸して形成され、前記接続端子と接合部にて接合されるコネクタ端子を包囲するコネクタ部を有するとともに、前記主体金具の後端側に配置され、少なくとも前記接合部を収容する収容空間を有するカバーと、
   前記主体金具の後端部に接合されるとともに前記セパレータの径方向周囲を取り囲む外筒と、
   前記外筒の内側に固定され、前記セパレータの先端向き面に当接して、前記セパレータを前記軸線方向の後端側に付勢する筒状の保持部材と、
   を備えることを特徴とするガスセンサ。
2. 請求項１記載のガスセンサであって、前記保持部材は、前記外筒に加締め固定されていることを特徴とする、ガスセンサ。
3. 請求項１または請求項２記載のガスセンサであって、更に、
   前記外筒を閉塞するとともに、前記セパレータの後端面に接する弾性部材を有し、
   前記外筒は、前記弾性部材に加締め固定されていることを特徴とする、ガスセンサ。
4. 請求項１ないし請求項３いずれかに記載のガスセンサであって、
   前記セパレータは、自身の径方向外側に突出すると共に、前記先端向き面を有する鍔部を備えることを特徴とする、ガスセンサ。
5. 請求項１ないし請求項４いずれかに記載のガスセンサであって、
   前記主体金具の後端部の外周に接合され、前記主体金具と前記カバーとを連結する筒状の金属部材を備えることを特徴とする、ガスセンサ。
6. 請求項１ないし請求項５いずれかに記載のガスセンサであって、
   前記セパレータは、軸線方向において、前記コネクタ部を通過する、前記コネクタ部に平行な仮想線に跨って配置されていることを特徴とする、ガスセンサ。
7. 請求項１ないし請求項６いずれかに記載のガスセンサであって、
   前記セパレータは、軸線方向において前記カバーの先端面に平行な仮想線に跨って配置されていることを特徴とする、ガスセンサ。