JP2016065724A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】組立時や使用時等において、外部電極と外周面用端子との電気的接続の信頼性を確保できるガスセンサを提供すること。
【解決手段】酸素センサ１は、先端が閉塞されるとともに、内部電極５３及び外部電極４９を備えた筒状の検出素子３と、検出素子３の後端部に外嵌されて、外部電極４９に電気的に接続されるとともに、検出素子３の軸方向の後端側に伸びる外周面用端子４５と、外周面用端子４５の後端側を収容するセラミック製のセパレータ２９とを備えている。外周面用端子４５は、一端に切れ目８１を有し自身のバネ性によって検出素子３の後端部に固定される筒状接続部７３を備える。筒状接続部７３の後端部には、セパレータ２９の先端面２９ａに当接する弾性係止片８３を備える。筒状接続部７３の後端部とセパレータ２９の先端面２９ａとは、弾性係止片８３によって離間するように配置されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関等から排出される排気ガスなどの被測定ガス中の酸素濃度を検出するための酸素センサ等のガスセンサに関する。

この種のガスセンサの代表的なものの１例として、図１５に示したような構造を有する酸素センサが知られている（特許文献１、２参照）。
この従来の酸素センサは、内部電極及び外部電極（図示せず）を有し、先端（同図下端）が閉塞された中空軸状（筒状）の固体電解質からなる検出素子Ｐ１と、検出素子Ｐ１を内側に保持して、排気ガス管に取付けられる主体金具Ｐ２と、検出素子Ｐ１を加熱するヒータＰ３と、内部電極に接続される内周面用端子Ｐ４と、外部電極に接続される外周面用端子Ｐ５と、内周面用端子Ｐ４や外周面用端子Ｐ５の一部を分離して収容するセパレータＰ６と、セパレータＰ６等を収容する外筒Ｐ７等から構成されている。

このうち、外周面用端子Ｐ５は、薄い金属板を（軸方向から見て）Ｃ字状に形成した筒状接続部Ｐ８と筒状接続部Ｐ８から軸方向に延びる延長部Ｐ９とを備えており、この筒状接続部Ｐ８が検出素子Ｐ１に外嵌するとともに、自身の弾力によって検出素子Ｐ１に係合するように構成されている。

また、外部電極は検出素子Ｐ１の先端側に形成されており、外部電極から軸方向の後端側に延びるリード部（図示せず）が設けられ、このリード部と筒状接続部Ｐ８とが接触することによって、外部電極と外周面用端子Ｐ５とが電気的に接続されている。

このような酸素センサを製造する場合に、その最終的な組立工程では、図１５の左下に示した先端側組立体Ｐ１０と、同図右上に示した後端側組立体Ｐ１１とを、同軸状に配置して組み立てが行われている。

この組立工程では、検出素子Ｐ１に外周面用端子Ｐ５の筒状接続部Ｐ８を外嵌するが、その際には、図１６に示す手順で組み付けられている。
具体的には、まず、セパレータＰ６内に外周面用端子Ｐ５の延長部Ｐ９を挿入するとともに、セパレータＰ６の先端に筒状接続部Ｐ８の後端を当接させた状態で、セパレータＰ６と筒状接続部Ｐ８と検出素子Ｐ１とをほぼ同軸に配置する。

次に、検出素子Ｐ１の後端側を筒状接続部Ｐ８の先端側に移動させて（その逆でもよい）、検出素子Ｐ１の後端部を筒状接続部Ｐ８内に押し込み、検出素子Ｐ１の後端部をセパレータＰ６の先端面に当接させる。

特開２００７−２７８８０６号公報 特開２００４−５３４２５号公報

しかしながら、上述した従来技術では、酸素センサを組み立てる場合には、筒状接続部Ｐ８の後端にセパレータＰ６の先端を当てて、筒状接続部Ｐ８内に検出素子Ｐ１の後端部を押し込むように（又はその逆方向に押し込むように）していたので、押し込む際に、筒状接続部Ｐ８によって検出素子Ｐ１の外側のリード部が剥がれて、外周面用端子Ｐ５とリード部（従って外部電極）との電気的接続が損なわれる恐れがあった。

具体的には、検出素子Ｐ１の押し込み状態が不均一な場合、例えば押し込む際の荷重がばらつく場合や、検出素子Ｐ１が不用意に軸方向に移動した場合などには、リード部が剥がれて、外周面用端子Ｐ５と外部電極との電気的接続が損なわれる恐れがあった。

同様なことは、酸素センサの使用中に発生することがあり、振動等によってセパレータＰ６や検出素子Ｐ１が軸方向に沿って何度も移動した場合には、筒状接続部Ｐ８によってリード部が剥がれて、電気的接続が損なわれる恐れがあった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、例えばガスセンサの組立時（組付時）や使用時などにおいて、外部電極と外周面用端子との電気的接続の信頼性を確保できるガスセンサを提供することにある。

（１）本発明は、第１態様として、先端が閉塞されるとともに、自身の内周面及び外周面にそれぞれ電極を備えた筒状の検出素子と、前記検出素子後端部に外嵌されて、前記外周面の電極に電気的に接続されるとともに、前記検出素子の軸方向後端側に伸びる外周面用端子と、前記外周面用端子の後端側を収容するセラミック製のセパレータと、を備えたガスセンサにおいて、前記外周面用端子は、一端に切れ目を有し自身のバネ性によって前記検出素子の後端部に固定される筒状接続部を備えるとともに、前記筒状接続部の後端部には、前記セパレータの先端面に当接する弾性係止片を備え、前記筒状接続部の後端部と前記セパレータの先端面とは、前記弾性係止片によって離間するように配置されていることを特徴とする。

本第１態様では、外周面用端子の筒状接続部の後端部に、セパレータの先端面に当接する弾性係止片を備えており、この筒状接続部の後端部とセパレータの先端面とは、弾性係止片によって離間するように配置されている。

つまり、筒状接続部の後端部とセパレータの先端面とは、直接に接触しているのではなく、間に配置された弾性係止片によって弾力を保った状態で保持されている。
従って、例えばガスセンサの組立時（組付時）に、筒状接続部にかかる荷重（検出素子を挿入する際の挿入荷重）がばらつく場合でも、弾性係止片が変形することによって荷重を吸収できるので、荷重のばらつきを低減できる。それによって、筒状接続部によって外周面の電極（例えば外部電極のリード部）が剥がれることを抑制できるので、外周面用端子と外周面の電極との電気的接続を確保することができる。

同様に、例えばガスセンサの使用時に、セパレータや検出素子などが軸方向に過度に移動したり振動した場合でも、その移動や振動の荷重は弾性係止片によって吸収されて緩和される。よって、セパレータや検出素子などが移動したり振動した場合でも、その移動や振動は、そのまま（対向する）相手部材に伝わり難くなっている。

つまり、上述した移動や振動が発生しても、それによる応力を弾性係止片が緩和するので、筒状接続部と検出素子（従って外周面の電極の例えばリード部）とは、摺動し難くなっている。そのため、外周面用端子と外周面の電極との電気的接続を確保することができる。

このように、本第１態様のガスセンサでは、ガスセンサの組付時や使用時等において、外周面の電極（外部電極）と外周面用端子との電気的接続の信頼性が高いという顕著な効果を奏する。

（２）本発明は、第２態様として、前記弾性係止片は、前記軸方向に対して傾斜する片であることを特徴とする。
本第２態様では、弾性係止片は、軸方向に対して傾斜する片であるので、軸方向に荷重が加わると、弾性係止片は（軸方向と垂直の）径方向に広がって、その応力を緩和することができる。

（３）本発明は、第３態様として、前記筒状接続部の後端部に前記弾性係止片を複数備えるとともに、前記複数の弾性係止片は、前記筒状接続部の後端部を、前記切れ目を通る平面で軸方向に２分割した場合に、前記平面で区分された異なる領域に位置するように配置されている。

本第３態様では、複数の弾性係止片は、筒状接続部の後端部を、切れ目を通る平面で軸方向に２分割した場合に、平面で区分された異なる領域に位置するように配置されている。即ち、筒状接続部を軸方向から見た場合に、複数の弾性係止片は、前記平面の左右に（例えば対称に）配置されている。

従って、筒状接続部は前記平面の左右に傾きにくいので、筒状接続部と外周面の電極との電気的接続が絶たれにくいという利点がある。
（４）本発明では、第４態様として、前記検出素子の外周面に、前記筒状接続部の先端部が当接して前記筒状接続部の前記軸方向における位置決めを行う位置決め部を備えたことを特徴とする。

本第４態様では、検出素子の外周面に筒状接続部の軸方向における位置決めを行う位置決め部を備えているので、検出素子（従って外周面の電極の例えばリード部）と筒状接続部との位置が一定に定まる。

従って、検出素子に筒状接続部を取り付ける際に、確実に電気的導通を確保することができる。
（５）本発明では、第５態様として、前記検出素子に、筒状の絶縁部材が外嵌されており、前記絶縁部材の後端部が、前記筒状接続部の先端部と当接して前記筒状接続部の前記軸方向における位置決めを行う位置決め部とされていることを特徴とする。

本第５態様では、絶縁部材（例えばスリーブ）の後端部が、筒状接続部の軸方向における位置決めを行う位置決め部とされているので、検出素子（従って外周面の電極の例えばリード部）と筒状接続部との位置が一定に定まる。

従って、検出素子に筒状接続部を取り付ける際に、確実に電気的導通を確保することができる。
（６）本発明では、第６態様として、前記位置決め部を、前記検出素子の全周を囲むように設けたことを特徴とする。

これにより、検出素子に筒状接続部を取り付ける際等に、筒状接続部が傾きにくいので、より確実に電気的導通を確保することができる。
（７）本発明では、第７態様として、前記筒状接続部の先端部に、径方向の外側に広がる案内片を備えたことを特徴とする。

これにより、検出素子に筒状接続部を取り付ける際に、検出素子の後端部を筒状接続部の内部に好適に案内できるので、ガスセンサの組み付け作業が容易になる。

実施例１の酸素センサを軸方向に破断した状態を示す説明図である。 検出素子を示す斜視図である。 外周面用端子を示す斜視図である。 （ａ）は外周面用端子の平面図、（ｂ）は（ｃ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は外周面用端子の正面図である。 （ａ）はセパレータを部分的に破断して示す正面図、（ｂ）はセパレータの平面図である。 （ａ）はセパレータに外周面用端子を組み込んだ状態を軸方向に破断して示す説明図、（ｂ）はその底面図である（但し外周面用端子はメッシュで透過して示す）。 セパレータに外周面用端子を組み込んだ状態を示す斜視図である。 検出素子を外周面用端子に嵌めた状態を示す説明図である。 酸素センサを二つの組立体に分解した状態を示す説明図である。 外周面用端子を検出素子に外嵌する手順を示す説明図である。 （ａ）酸素センサの要部を軸方向に破断して弾性係止片の押圧前の状態を示す断面図、（ｂ）酸素センサの要部を軸方向に破断して弾性係止片の押圧後の状態を示す断面図である。 （ａ）実施例２の酸素センサの要部を軸方向に破断して位置決め部等を示す断面図、（ｂ）実施例２の変形例の酸素センサの要部を軸方向に破断して位置決め部等を示す断面図である。 実施例３の酸素センサにおける外周面用端子を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）弾性係止片の配置の変形例を示す平面図、（ｄ）他の弾性係止片を示す（軸方向に沿った）断面図、（ｅ）更に他の弾性係止片を示す（軸方向に沿った）断面図、（ｆ）他の検出素子における位置決め部を示す平面図である。 従来技術の酸素センサの組み付けを示す説明図である。 従来技術の検出素子と外周面用端子との組付手順を示す説明図である。

以下、本発明が適用される実施例について図面を用いて説明する。

本実施例１では、ガスセンサとして、自動車の排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサを例に挙げて説明する。
ａ）まず、本実施例１の酸素センサの全体の構成について説明する。なお、図１では、酸素センサの先端側が下方側で、後端側が上方側となるように示してある。

図１に示すように、酸素センサ１は、軸方向（同図上下方向）に延びて先端が閉じた有底筒状の検出素子３と、検出素子３の内部に配置されて検出素子３を加熱する棒状のセラミックヒータ５と、酸素センサ１の内部構造物を収容するとともに酸素センサ１を排気管等の取付部に固定するケーシング７などを備えている。

これらのうち、ケーシング７は、検出素子３を保持するとともに、その先端側の検出部９を排気管等の内部に突出させる主体金具１１と、主体金具１１の上部に延設されて検出素子３との間で基準ガス空間を形成する金属製の外筒１３などを備えている。

また、主体金具１１は、検出素子３を下方から支持するセラミックからなる円筒状のホルダ１５と、ホルダ１５の上部に充填される滑石粉末からなる円筒状の充填部材１７と、充填部材１７を上方から押圧するセラミックからなる円筒状のスリーブ１９などを、内部に収容する。

即ち、主体金具１１の下端側の内周には、内向きに突出した段部２１が設けられており、この段部２１に金属製のパッキン２３を介してホルダ１５が係止されることにより、検出素子３のフランジ部４が下方から支持されている。そして、ホルダ１５の上側における主体金具１１の内周面と検出素子３の外周面との間に充填部材１７が配設され、さらに、この充填部材１７の上側にスリーブ１９及び金属製のパッキン２５が順次同軸状に内挿された状態で、主体金具１１の上端部が内方（下方）に加締められることで、充填部材１７が加圧充填される。それにより、検出素子３が主体金具１１に対してしっかりと固定されている。

また、主体金具１１の下端側外周には、検出素子３の突出部分を覆うとともに、複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ２７が溶接によって取り付けられている。
一方、主体金具１１の上部開口部を覆うように、外筒１３の下部開口端部が当該主体金具１１に外挿された後、この下部開口端部に外方から溶接が施され、外筒１３が主体金具１１に装着されている。

また、外筒１３における上部開口部の近傍には、電気絶縁性を有するセラミックからなる円筒状のセパレータ２９が内挿されている。
セパレータ２９は、その軸方向中央付近の外周面に、径方向外側に突出したフランジ部３１を有している。このセパレータ２９は、フランジ部３１に係止する金属製の筒状の保持部材３３を介して、外筒１３の内部に保持されている。

また、セパレータ２９は、自身の後端面３５から先端面３７に向けて貫通する複数の挿通孔３９と、セラミックヒータ５の後端部４１を収容可能に先端面３７に形成された凹部４３とを備えている。

そして、セパレータ２９は、（後に詳述する）外周面用端子４５と内周面用端子４７との後端側を、それぞれ異なる挿通孔３９の内部に収容して、外周面用端子４５と内周面用端子４７との絶縁性、外周面用端子４５と外筒１３との絶縁性、および内周面用端子４７と外筒１３との絶縁性を保持している。

外周面用端子４５は、検出素子３の外周面に配置された外部電極４９とリード線５１とを電気的に接続するように配置されており、内周面用端子４７は、検出素子３の内周面に配置された内部電極５３とリード線５５とを電気的に接続するように配置されている。

また、外筒１３の上部開口部は、フッ素系樹脂製のグロメット６１により閉塞されており、このグロメット６１を貫いて、リード線５１、５５やセラミックヒータ５に接続されたリード線５７、５９が配置されている。

なお、このリード線５１、５５、５７、５９は、酸素センサ１とは離れた位置に設けられる図示外のセンサ制御装置あるいは自動車の電子制御装置（ＥＣＵ）と電気的に接続されている。

ｂ）次に、上述した各構成のうち主要な構成について更に詳細に説明する。
＜検出素子３＞
図２に示す様に、前記検出素子３は、ジルコニアを主成分とする固体電解質体を有底筒状に形成した基体６３を備えている。

この基体６３の外周面には、軸方向の略中央部において、基体６３から径方向外側に突出する環状のフランジ部４が設けられている。
更に、基体６３の外周面には、基体６３の後端とフランジ部４との間に、フランジ部４と同様に、基体６３から径方向外側に突出する環状の位置決め部６５が設けられている。この位置決め部６５とは、後に詳述するように、酸素センサ１の組み付け時に、外周面用端子４５の（軸方向における）位置決めを行うものである。

なお、フランジ部４や位置決め部６５を備えた基体６３は、従来と同様に、セラミック材料を型に入れて所定の成形体を作製し、即ちフランジ部４や位置決め部６５を備えた基体６３に対応した形状の成形体を作製し、その後、焼成して製造することができる。

或いは、セラミック材料を型に入れて基体６３の母材（位置決め部６５等を含むような大径の成形体）を作製した後に、その成形体の表面を切削して、位置決め部６５等を備えた基体６３の形状とし、その後、焼成して製造することができる。

また、基体６３の内周面には、ほぼ全面にわたって、ＰｔまたはＰｔ合金からなる多孔質状の内部電極（基準電極）５３が形成されており、この内部電極５３に前記内周面用端子４７が接触する。

一方、基体６３の外周面の先端側には、ＰｔまたはＰｔ合金からなる多孔質状の外部電極（検出電極）４９が、その全面を覆うように形成されている。そして、外部電極４９から後端側に向けて電極引出部６７が形成され、電極引出部６７と接続して環状電極部６９が形成されている。この電極引出部６７と環状電極部６９とによりリード部７１が構成されている。なお、このリード部７１（詳しくは環状電極部６９）に前記外周面用端子４５が接触する。

また、外部電極４９の表面には、排気ガスからの被毒を防止するために、耐熱性セラミックスよりなる多孔質状の電極保護層（図示外）が被覆されている。
＜外周面用端子４５＞
図３及び図４に示す様に、前記外周面用端子４５は、その先端側（図３の下端側）にて、前記検出素子３に外嵌して環状電極部６９に接触するとともに、その後端側（図３の上端側）にて、リード線５１に接続された長尺のアース用端子である。

詳しくは、外周面用端子４５は、例えばインコネル（登録商標）からなる厚さ０．２ｍｍの１枚の金属板が曲げられて形成されたものである。外周面用端子４５の先端側には、弾性を有する円筒状の筒状接続部７３を備え、その後端側には、筒状接続部７３の後端部より軸方向に沿って後端側に伸びる延長部７５を備えている。

前記筒状接続部７３は、軸方向から見て左右一対の円弧状に湾曲する翼部７７、７９を有し、両翼部７７、７９の（周方向における）先端側には、翼部７７、７９を左右に分離する軸方向に沿った切れ目（間隙：スリット）８１が設けられている。なお、この翼部７７、７９は、検出素子３に外嵌しその弾性によって検出素子３に固定されるので、翼部７７、７９の内径は、検出素子３の外径より僅かに小さく設定されている。

また、図４に示すように、筒状接続部７３の後端（図４（ｂ）、（ｃ）の上端）には、斜め外側（径方向の外側）に向かって、軸方向から見て（図４（ａ）参照）ほぼ等間隔に複数（例えば８個）の弾性係止片８３が突出している。

この弾性係止片８３は、例えば幅１．０ｍｍ×長さ１．０ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの長方形の板状（平板状）の片であり、軸方向に荷重を受けると径方向の外側に傾くような弾性を有している。

つまり、弾性係止片８３は、酸素センサ１に組み付けられる前（荷重が加わる前）は、軸方向に対して例えば所定の第１角度θ１（例えば４５°）にて径方向外側に傾斜しており、組み付け後は（荷重が加わった状態で）、軸方向に対してより第１角度θ１大きな第２角度θ２（例えば６０°）にて、径方向外側に傾斜している。

更に、これらの弾性係止片８３は、図４（ａ）に示すように、軸方向から見て左右対称に配置されている。つまり、複数の弾性係止片８３は、筒状接続部７３の軸中心と間隙８１の中心を通る平面に対して（同図の）左右対称となるように配置されている。

一方、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、前記延長部７５は、従来と同様に、筒状接続部７３（詳しくは左右の翼部７７、７９の根本部分）から、内側に向かって斜め上方に（即ち軸方向に対して約３０°傾斜して）伸びる平板状の根本部８５と、根本部８５から軸方向に沿って上方に伸びる中間部８７と、中間部８７の上方に設けられてリード線５１を把持する把持部８９とを備えている。

なお、中間部８７は、その中央部分に開口部９１が設けられ、開口部９１の上端からは、短冊形の突出片９３が、外側下方に向けて突出している。
＜セパレータ２９＞
次に、図５に示す様に、前記セパレータ２９は、電気絶縁性を有する例えばアルミナからなり、外周にフランジ部３１を備えた円筒状の部材である。このセパレータ２９の軸方向に沿って、軸中心に対称に一対の挿通孔３９（３９ａ、３９ｂ）を有するとともに、（該一対の挿通孔３９ａ、３９ｂの配列方向と垂直に）軸中心に対称な別の一対の挿通孔３９ｃ、３９ｄを有しており、更に、軸中心には長尺の（後端側が閉塞された）凹部４３を有している。

このうち、挿通孔３９ａは、外周面用端子４５の根本部８５の一部と中間部８７と把持部８９が挿入される孔である。この挿通孔３９ａは、図５（ｂ）に示す様に、軸方向に垂直の断面形状が略台形の中央孔部１０１と、中央孔部１０１より同図の上下方向にスリット状に伸びるスリット状孔部１０３と、スリット状孔部１０３より外側の凸孔部１０５とを備えている。

なお、スリット状孔部１０３に、前記延長部７５の中間部８７が嵌り込み、凸孔部１０５に中間部８７から突出する突出片９３が嵌り込むように構成されている。また、他方の挿通孔３９ｂも、同様な形状である。

＜セパレータ２９と外周面用端子４５との組み合わせ＞
図６及び図７に、セパレータ２９に外周面用端子４５を組み付けた状態を示すが、セパレータ２９の先端面（図６の下端面）３７に、外周面用端子４５の筒状接続部７３の後端から伸びる全ての弾性係止片８３の先端（図６（ａ）の斜め上方に延びる先端）が接触するとともに、セパレータ２９の挿通孔３９ａに、外周面用端子４５の延長部７５が挿入されている。
なお、この状態では、弾性係止片８３は、単にセパレータ２９の先端面３７に接触しているだけであるので（押圧されていないので）、弾性係止片８３の傾斜角は第１角度θ１である。

また、外周面用端子４５の中間部８７は、挿通孔３９ａのスリット状孔部１０３に嵌め込まれてほぼ位置決めされているとともに、中間部８７から伸びる突出片９３が凸孔部１０５に嵌り込んで板バネとして機能して、外周面用端子４５を内側に押圧してがたつかないようにしている。

そして、上述のように配置された外周面用端子４５の筒状接続部７３は、図８に示すように、検出素子３の後端部に外嵌されている。
詳しくは、筒状接続部７３の先端（下端）は、検出素子３の外周に設けられた位置決め部６５に当たって、軸方向における位置決めがなされている。

また、後述するように、酸素センサ１の組み付け後においては、筒状接続部７３（従って弾性係止片８３）は、セパレータ２９と位置決め部６５とに挟まれて軸方向に沿った荷重（圧縮応力）を受けるので、弾性係止片８３は、径方向外側に大きく傾斜して（外側に広がって）、その傾斜角は第２角度θ２となっている。

ｃ）次に、本実施例１の酸素センサ１の製造手順について、図９〜図１１に基づいて説明する。なお、図９は、グロメット６１等を加締めた後の状態を示している。
図９に示す様に、主体金具１１の先端にプロテクタ２７を接合し、その主体金具１１の筒内にて、前記検出素子３を パッキン２３、ホルダ１５、充填部材１７、スリーブ１９、パッキン２５などとともに加締めて固定する。これにより、先端側組立体１１１が構成される。

一方、外周面用端子４５の把持部８９にリード線５１の芯線を加締めにより固定する。また、内周面用端子４７についても、同様にリード線５５の芯線を加締める。更に、セラミックヒータ５の後端側に、内周面用端子４７の内嵌部１１３を外側より嵌めて固定する。

そして、リード線５１が接続された外周面用端子４５を、内周面用端子４７及びセラミックヒータ５等とともにセパレータ２９内に収容する。具体的には、外周面用端子４５のリード線５１が接続された延長部７５、内周面用端子４７のリード線５５が接続された延長部１１５、セラミックヒータ５の後端部分（リード線５７、５９が接続される部分）を、セパレータ２９内に収容する。

ここで、各部材をセパレータ２９に収容する手順について更に詳細に説明する。
セパレータ２９内に、外周面用端子４５、内周面用端子４７、セラミックヒータ５の一部を収容する際には、各リード線５１、５５〜５９をグロメット６１の各貫通孔１１７ａ、１１７ｂから図９の上方に引き出すようにする。なお、図９では貫通孔の一部のみ記載してある。

詳しくは、まず、セラミックヒータ５に接続されたリード線５７、５９を図示しない貫通孔に通し、外周面用端子４５に接続されたリード線５１を貫通孔１１７ａに通し、内周面用端子４７に接続されたリード線５５を貫通孔１１７ｂに通す。

そして、リード線５５を持って、（セラミックヒータ５を保持した）内周面用端子４７を、セラミックヒータ５の後端側がセパレータ２９の凹部４３の底部に当たるまで引き上げる。

一方、外周面用端子４５についても、リード線５１を持って、外周面用端子４５の筒状接続部７３の後端（同図上端）から突出する弾性係止片８３が、セパレータ２９の先端面３７に当たるまで引き上げる。

その後、セパレータ２９を外筒１３内に挿入し、また、グロメット６１に各リード線５１、５５〜５９を挿通した後、グロメット６１を外筒１３の後端側に嵌め込む。これにより、後端側組立体１１９が構成される。

このようにして、主体金具１１に検出素子３等を保持した先端側組立体１１１と、外筒１３に外周面用端子４５、内周面用端子４７、セラミックヒータ５等を保持した後端側組立体１１９とを、それぞれ別工程にて作製する。

その後、両組立体１１１、１１９を、その軸方向が一致するように互いに組み合わせる。
この組み立ての際には、図９とは上下逆に、例えば、セラミックヒータ５の先端を上方に向けて後端側組立体１１９を下方に配置し、その上方にて、同軸となるように、プロテクタ２７を上方に先端側組立体１１１を配置する。

そして、後端側組立体１１９を組立装置等に固定し、その上方より、先端側組立体１１１を下降させるようにして組み付ける。
つまり、下方に配置されたセラミックヒータ５に検出素子３を外嵌するように、上方より先端側組立体１１１を押し下げ、検出素子３に内周面用端子４７を内嵌するとともに、検出素子３の後端側に、外周面用端子４５を外嵌し、所定の固定位置まで圧入してゆく。

なお、両組立体１１１、１１９の配置、従ってその付け組み付け方向は、上述した方法とは上下逆であってもよい。
ここで、外周面用端子４５を検出素子３に外嵌する手順について、図１０及び図１１に基づいて更に詳しく説明する。なお、実際には、両組立体１１１、１１９の配置は、図１０及び図１１とは上下逆であるが、図１に合わせて表示している。

図１０（ａ）に示すように、外周面用端子４５の筒状接続部７３の先端側（同図下側）に、同軸に検出素子３の後端部（同図上部）を配置する。このとき、筒状接続部７３の後端から突出する弾性係止片８３は、セパレータ２９の先端面３７に接触している。

なお、弾性係止片８３は、圧入前は、図１１（ａ）に示すように、軸方向に対して第１角度θ１（例えば４５°）傾斜している。
次に、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、検出素子３を、筒状接続部７３に対して、同図の上方に徐々に圧入する（内嵌する）。

なお、弾性係止片８３は、圧入が開始されると、圧入の際の荷重（押圧力）によって、図１１（ｂ）に示すように、径方向外側に広がって、軸方向に対して第２角度θ２（例えば６０°）に傾斜する。もしくは、圧入途中の弾性係止片８３にかかる荷重の状態によっては、第１角度θ１以上第２角度θ２以下の（図示しない）第３角度θ３（例えば５０°）に傾斜する。

そして、図１０（ｄ）に示すように、筒状接続部７３の先端（同図下端）が、検出素子３の位置決め部６５に当接したときに、圧入を停止する。
従って、圧入停止後は、弾性係止片８３は、図１１（ｂ）に示すように、軸方向に対して第２角度θ２（例えば６０°）傾斜した状態となる。

これによって、外周面用端子４５と検出素子３とが一体に固定される。
なお、図１１に示すように、圧入前は、セパレータ２９の先端面３７と筒状接続部７３の後端（図１１（ａ）上端）との距離Ｓ１は、例えば０．７ｍｍであるが、圧入後は、その距離Ｓ２は、例えば０．５ｍｍと短くなる。また、筒状接続部７３の軸方向の長さＳ３は、例えば０．９ｍｍであり、検出素子３の後端から位置決め部６５までの長さＳ４は、例えば０．７ｍｍである。なお、検出素子３の後端は、筒状接続部７３の後端より先端側（図１１（ｂ）下方）に位置している。

また、上述した圧入動作に伴い、外筒１３の先端を主体金具１１の後端に外嵌して、その周囲を加締める。更に、セパレータ２９の中間部分やグロメット６１に対応した外筒１３の部分を加締め、その後、外筒１３の先端の外嵌部分に対してレーザ溶接を実施する。

これにより、先端側および後端側の両組立体１１１、１１９を一体にして、酸素センサ１を完成する。
ｄ）次に、本実施例１の効果を説明する。

・本実施例１の酸素センサ１では、外周面用端子４５は、一端に切れ目８１を有し自身のバネ性によって検出素子３の後端部に固定される筒状接続部７３を備えている。また、筒状接続部７３の後端部には、セパレータ２９の先端面３７に当接する複数の弾性係止片８３を備えており、筒状接続部７３の後端部とセパレータ２９の先端面３７とは、弾性係止片８３によって離間するように配置されている。

つまり、本実施例１では、筒状接続部７３の後端部とセパレータ２９の先端面３７とは、直接に接触しているのではなく、弾性係止片８３を介して（弾性を保った状態で）接触するように配置されている。

しかも、この弾性係止片８３は、軸方向に対して径方向外側に傾斜する弾性片であるので、軸方向に荷重が加わると、弾性係止片８３は径方向に広がって、その応力を緩和することができる。

従って、例えば酸素センサ１の組付時に、筒状接続部７３にかかる荷重がばらつく場合でも、弾性係止片８３が変形することにより、その応力を緩和できる。それによって、筒状接続部７３によって外部電極４９のリード部７１が剥がれることを抑制できるので、外周面用端子４５と外部電極４９との電気的接続を確保することができる。

同様に、例えば酸素センサ１の使用時に、セパレータ２９や検出素子３などが軸方向に過度に移動したり振動した場合でも、その移動や振動による応力は弾性係止片８３によって緩和される。よって、セパレータ２９や検出素子３などが移動したり振動した場合でも、その移動や振動は、そのまま相手部材に伝わり難くなっている。

そのため、上述した移動や振動が発生しても、筒状接続部７３と検出素子３表面のリード部７１とは摺動し難くなっているので、リード部７１が剥がれにくい。よって、外周面用端子４５と外部電極４９との電気的接続を確保することができる。

このように、本実施例１では、酸素センサ１の組付時や使用時等において、外部電極４９と外周面用端子４５との電気的接続の信頼性が高いという顕著な効果を奏する。
・また、本実施例１では、複数の弾性係止片８３は、（軸方向から見た場合）左右対称に配置されている。

従って、筒状接続部７３に荷重が加わっても左右に傾きにくいので、筒状接続部７３と外部電極４９との電気的接続が絶たれにくいという利点がある。
・更に、本実施例１では、検出素子３の外周面に、筒状接続部７３の軸方向における位置決めを行う位置決め部６５を備えているので、検出素子３（従って外部電極４９のリード部７１）と筒状接続部７３との位置が一定に定まる。

従って、検出素子３に筒状接続部７３を取り付ける際に、確実に電気的導通を確保することができる。
特に、本実施例１では、この位置決め部６５と前記弾性係止片８３との構成によって、位置決め部６５にて、筒状接続部７３の先端を位置決めし、且つ、弾性係止片８３にて、筒状接続部７３の後端を（弾性を保った状態）で保持している。よって、酸素センサ１の組付時に、筒状接続部７３の軸方向における位置決めを容易に行うことができるとともに、酸素センサ１の組付時や使用時等において、弾性係止片８３と検出素子３（従ってリード部７１）とがずれ難く、電気的接続をより好適に確保できるという顕著な効果を奏する。

・その上、位置決め部６５は、検出素子３の全周を囲むように環状に設けられているので、検出素子３に筒状接続部７３を取り付ける際に、筒状接続部７３が傾きにくい。よって、その点からも、確実に電気的導通を確保することができる。

次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容については、その説明は省略する。なお、前記実施例１と同様な部材については、同様な番号を使用する。
図１２（ａ）に示す様に、本実施例２の酸素センサ１では、前記実施例１と同様に、検出素子３の後端部に、（セパレータ２９に取り付けられた）外周面用端子４５の筒状接続部７３が外嵌されている。

特に、本実施例２では、筒状接続部７３の軸方向における位置決めのために、実施例１の位置決め部６５の代わりに、特別な形状のスリーブ１２１が用いられている。
詳しくは、スリーブ１２１は、前記実施例１のスリーブ１９と同様な円筒状のスリーブ本体１２１ａと、その後端（同図上端）から後端側に突出する円筒状の位置決め部１２１ｂとから一体に構成されている。

この位置決め部１２１ｂは、パッキン２５の中央の貫通孔２５ａを貫いて上方に延びるように設けられている。なお、位置決め部１２１ｂの外径は、パッキン２５と接触しないように、パッキン２５の貫通孔２５ａの内径より小さく設定されている。また、位置決め部１２１ｂの内径は、スリーブ本体１２１ａの内径と同一である。

本実施例２における位置決め部１２１ｂの後端面が筒状接続部７３の先端部に当接することによって、前記実施例１と同様に、筒状接続部７３の位置決めを行うことができる。
従って、本実施例２では、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、検出素子３を加工して位置決め部を形成するのではなく、単に筒状のスリーブ１２１を用いれば良いので、製造工程を簡易化できるという利点がある。なお、本実施例２において、スリーブ１２１が特許請求の範囲の筒状の絶縁部材に相当し、位置決め部１２１ｂが特許請求の範囲の絶縁部材の後端部に相当する。

なお、この変形例として、図１２（ｂ）に示すように、前記実施例１と同様な円筒状のスリーブ１９を用いるとともに、前記位置決め部１２１ｂと同様な円筒状の（例えばアルミナ等の絶縁性のセラミックからなる）位置決め部１２３を用いてもよい。なお、スリーブ１９と位置決め部１２３とは別体の部材であり、本変形例において、位置決め部１２３が特許請求の範囲の筒状の絶縁部材に相当する。

また、別の変形例として、図示しないが、前記実施例１と同様な円筒状のスリーブ１９を用い、スリーブ１９の後端部に筒状接続部７３の先端部を直接当接させてもよい。なお、この場合は、スリーブ１９が直接に筒状接続部７３に当接するように、例えば筒状接続部７３の軸方向の長さ等を調節することが好ましい。この別の変形例の場合、スリーブ１９が特許請求の範囲の筒状の絶縁部材に相当する。

また、
これにより、２個の単純な形状の部材を使用できるので、製造工程を一層簡易化することができる。

次に、実施例３について説明するが、前記実施例１と同様な内容については、その説明は省略する。なお、前記実施例１と同様な部材については、同様な番号を使用する。
本実施例３では、図１３に示すような外周面用端子１３１を用いる。

具体的には、外周面用端子１３１は、前記実施例１と同様な筒状接続部７３及び（筒状接続部７３の後端側の）弾性係止片８３を備えるとともに、筒状接続部７３の先端側にも、弾性係止片８３と同様な（８枚の）弾性を有する案内片１３３を備えている。

この案内片１３３は、弾性係止片８３と上下方向において対称となるように、軸方向に対して斜め外側（径方向外側）に傾斜するように突出している。
本実施例３においても、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、筒状接続部７３の先端側に案内片１３３を備えているので、検出素子３を筒状接続部７３内に容易に案内でき、よって、容易に圧入できるという利点がある。

なお、本発明は、前記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
（１）例えば、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、筒状接続部７３の後端に設ける弾性係止片８３として、各図の左右対称となるように、一対、２対、３対等、複数組の弾性の弾性係止片８３を配置してもよい。

（２）また、弾性係止片の形状としては、平板状に限らず、図１４（ｄ）に示すように、湾曲した形状の弾性係止片１４１や、バネ形状（軸方向の断面が左右に複数回折れ曲がった形状）の弾性係止片１４３を採用できる。

（３）更に、位置決め部としては、前記実施例１のように、検出素子の全周にわたり環状に設けるのではなく、図１４（ｆ）に示すように、位置決め部１４５を環状に設けるとともに、その一部に切り欠き１４７を設けてよい。つまり、筒状接続部の先端側に当接して位置決めができれば良いので、部分的に位置決め部１４５を設けてもよい。

（４）また、位置決め部を備えていないガスセンサも本発明の範囲である。例えば検出素子やスリーブに位置決め部を設けなくてもよい。
（５）なお、本発明の範囲を逸脱しない限りは、各実施例や変形例の構成を適宜組み合わせることができる。

１…酸素センサ
３…検出素子
１９、１２１…スリーブ
２９…セパレータ
３７…先端面
４５、１３１、１４１、１４３…外周面用端子
４７…内周面用端子
４９…外部電極
５３…内部電極
６５、１２１ｂ、１２３、１４５…位置決め部
７３…筒状接続部
７５、１１５…延長部
８３、１４１、１４３…弾性係止片
１３３…案内片

Claims (7)

1. 先端が閉塞されるとともに、自身の内周面及び外周面にそれぞれ電極を備えた筒状の検出素子と、
   前記検出素子後端部に外嵌されて、前記外周面の電極に電気的に接続されるとともに、前記検出素子の軸方向後端側に伸びる外周面用端子と、
   前記外周面用端子の後端側を収容するセラミック製のセパレータと、
   を備えたガスセンサにおいて、
   前記外周面用端子は、一端に切れ目を有し自身のバネ性によって前記検出素子の後端部に固定される筒状接続部を備えるとともに、
   前記筒状接続部の後端部には、前記セパレータの先端面に当接する弾性係止片を備え、
   前記筒状接続部の後端部と前記セパレータの先端面とは、前記弾性係止片によって離間するように配置されていることを特徴とするガスセンサ。
2. 前記弾性係止片は、前記軸方向に対して傾斜する片であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記筒状接続部の後端部に前記弾性係止片を複数備えるとともに、前記複数の弾性係止片は、前記筒状接続部の後端部を、前記切れ目を通る平面で軸方向に２分割した場合に、前記平面で区分された異なる領域に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスセンサ。
4. 前記検出素子の外周面に、前記筒状接続部の先端部が当接して前記筒状接続部の前記軸方向における位置決めを行う位置決め部を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
5. 前記検出素子に、筒状の絶縁部材が外嵌されており、前記絶縁部材の後端部が、前記筒状接続部の先端部と当接して前記筒状接続部の前記軸方向における位置決めを行う位置決め部とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
6. 前記位置決め部を、前記検出素子の全周を囲むように設けたことを特徴とする請求項４又は５に記載のガスセンサ。
7. 前記筒状接続部の先端部に、径方向の外側に広がる案内片を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガスセンサ。