JP2019184386A - Gas sensor - Google Patents

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俊哉 三原
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Abstract

To provide a gas sensor with improved reliability of an electrical connection between a sensor element and a terminal bracket when having a tip-side separator and a rear end separator to suppress a breakage of the sensor element.SOLUTION: The gas sensor 1 includes a plate-shaped sensor element 10 having an electrode portion 11a; principal metal fittings 138; terminal fittings connected to the electrode portion 20, 30; a tip-side separator 90 for holding terminal fittings; a rear end separator 95 connected to the rear end of the tip-side separator; and an outer cylinder 144, and satisfies D2<D1 when the tip-side separator is elastically held in the outer cylinder, the rear end separator is not held in the outer cylinder, the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the tip-side separator is D1 in a first measurement cross-section S1 perpendicular to an axis O direction, and the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the rear end separator and the inner peripheral surface of the outer cylinder is D2 in a second measurement section S2 along the direction parallel to the first measurement direction M1 in which D1 is measured.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、被検出ガスの濃度を検出するセンサ素子と複数のセパレータとを備えたガスセンサに関する。   The present invention relates to a gas sensor including a sensor element that detects a concentration of a gas to be detected and a plurality of separators.

自動車等の排気ガス中の酸素やNOxの濃度を検出するガスセンサとして、固体電解質を用いた板状のセンサ素子を有するものが知られている。
このようなガスセンサにおいては、被検出ガスの濃度に応じたセンサ素子の出力を外部に取り出すため、センサ素子の後端側に設けた電極パッドに端子金具を接触させて両者を電気的に接続すると共に、端子金具の後端側にリード線を圧着している。そして、端子金具自身は絶縁部材からなるセパレータに保持され、リード線はセパレータの後端側から弾性部材であるグロメットを介してガスセンサの外部に引き出されている。
As a gas sensor for detecting the concentration of oxygen or NOx in exhaust gas of an automobile or the like, one having a plate-like sensor element using a solid electrolyte is known.
In such a gas sensor, in order to take out the output of the sensor element according to the concentration of the gas to be detected, the terminal metal fitting is brought into contact with the electrode pad provided on the rear end side of the sensor element to electrically connect them. At the same time, a lead wire is crimped to the rear end side of the terminal fitting. The terminal fitting itself is held by a separator made of an insulating member, and the lead wire is drawn out of the gas sensor from the rear end side of the separator through a grommet that is an elastic member.

そして、セパレータとして軸線方向に2つに分割された分割タイプのセパレータを用いるガスセンサも知られている(特許文献1、2)。分割タイプのセパレータは、セパレータに保持される端子金具の数が多い場合や、セパレータへの端子金具の組付けの利便を図るために採用されることが多い。
図10に示すように、このタイプのガスセンサでは、センサ素子10の後端側を先端側セパレータ202で囲み、先端側セパレータ202に保持された端子金具20,30をセンサ素子10の後端側の電極パッド11aに接触させる。そして、先端側セパレータ202を保持金具208にて外筒206内に弾性的に保持し、先端側セパレータ202が径方向にブレてセンサ素子10に接触しないようにしている。
一方、後端側セパレータ204を先端側セパレータ202の後端側に連結し、後端側セパレータ204を先端側セパレータ202とグロメット170との間で挟むように保持する。後端側セパレータ204はセンサ素子10から離れているため、特に外筒204で保持せず、グロメット170の弾性力によって保持させるので、後端側セパレータ204は外筒204と非接触とされる。
And the gas sensor which uses the division | segmentation type separator divided into two in the axial direction as a separator is also known (patent documents 1 and 2). Split-type separators are often employed when the number of terminal fittings held by the separator is large or for the convenience of assembling the terminal fittings to the separator.
As shown in FIG. 10, in this type of gas sensor, the rear end side of the sensor element 10 is surrounded by a front end side separator 202, and the terminal fittings 20 and 30 held by the front end side separator 202 are connected to the rear end side of the sensor element 10. The electrode pad 11a is brought into contact. Then, the front end side separator 202 is elastically held in the outer cylinder 206 by the holding metal fitting 208 so that the front end side separator 202 does not come into contact with the sensor element 10 due to blurring in the radial direction.
On the other hand, the rear end side separator 204 is connected to the rear end side of the front end side separator 202, and the rear end side separator 204 is held so as to be sandwiched between the front end side separator 202 and the grommet 170. Since the rear end side separator 204 is separated from the sensor element 10, it is not particularly held by the outer cylinder 204, and is held by the elastic force of the grommet 170, so that the rear end side separator 204 is not in contact with the outer cylinder 204.

特開2009−47574号公報(図1)JP 2009-47574 A (FIG. 1) 特開2017−198656号公報(図1)JP 2017-198656 A (FIG. 1)

ところで、後端側セパレータ204は外筒204と非接触であるため、車両走行中などでガスセンサが振動したときに、先端側セパレータ202と保持金具208との固定部位を支点として、テコの原理により後端側セパレータ204が径方向Tにブレることがある。
そして、後端側セパレータ204がブレることで、後端側セパレータ204に接している先端側セパレータ202、ひいてはセンサ素子10に径方向の応力が加わり、センサ素子10が破損したり、端子金具20,30との電気的接続が失われるおそれがある。
一方、後端側セパレータ204を外筒206内に保持金具208で保持すると、部品点数や生産工程が増えてコストアップになる。
By the way, since the rear end side separator 204 is not in contact with the outer cylinder 204, when the gas sensor vibrates during traveling of the vehicle, the fixed portion between the front end side separator 202 and the holding metal fitting 208 is used as a fulcrum. The rear end side separator 204 may be blurred in the radial direction T.
Then, the rear end side separator 204 is shaken, so that radial stress is applied to the front end side separator 202 in contact with the rear end side separator 204, and thus the sensor element 10. , 30 may be lost.
On the other hand, if the rear end side separator 204 is held in the outer cylinder 206 by the holding metal fitting 208, the number of parts and the production process increase and the cost increases.

そこで、本発明は、先端側セパレータと後端側セパレータを有する場合に、センサ素子の破損を抑制し、センサ素子と端子金具との電気的接続の信頼性を向上させたガスセンサを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a gas sensor that suppresses breakage of the sensor element and improves the reliability of electrical connection between the sensor element and the terminal fitting when the front end side separator and the rear end side separator are provided. Objective.

上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延びる板状をなし、後端側の外表面に電極部を有するセンサ素子と、前記センサ素子の周囲を取り囲んで前記センサ素子を保持する主体金具と、前記電極部に電気的に接続される端子金具と、前記端子金具を保持すると共に、前記センサ素子の後端側を囲む筒状の先端側セパレータと、前記先端側セパレータの後端側に同軸に配置され、前記先端側セパレータと直接又は間接的に連結される後端側セパレータと、前記主体金具の後端側に固定され、前記先端側セパレータ及び前記後端側セパレータを包囲する外筒と、を備えたガスセンサであって、前記先端側セパレータが前記外筒に弾性的に保持され、前記後端側セパレータが前記外筒に保持されず、前記軸線方向に直交する第1の計測断面において、前記センサ素子の外周面と前記先端側セパレータの内周面との最小の寸法差をD1とし、前記軸線方向に直交する第2の計測断面において、前記D1が計測される第1の計測方向と平行な方向に沿って、前記後端側セパレータの外周面と前記外筒の内周面との最小の寸法差をD2としたとき、D2<D1を満たすことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the gas sensor of the present invention has a plate shape extending in the axial direction, has a sensor element having an electrode portion on the outer surface on the rear end side, and surrounds the sensor element to hold the sensor element. A metal shell that is electrically connected to the electrode portion, a cylindrical front end separator that holds the terminal metal and surrounds the rear end side of the sensor element, and a rear end of the front end separator. A rear end side separator that is coaxially disposed on the end side and is directly or indirectly connected to the front end side separator, and is fixed to a rear end side of the metal shell, and surrounds the front end side separator and the rear end side separator. A gas sensor, wherein the front end side separator is elastically held by the outer cylinder, and the rear end side separator is not held by the outer cylinder, and is perpendicular to the axial direction. In the measurement cross section, the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the front end side separator is D1, and in the second measurement cross section orthogonal to the axial direction, the D1 is measured. When a minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the rear end side separator and the inner peripheral surface of the outer cylinder is D2 along a direction parallel to the measurement direction 1, D2 <D1 is satisfied. .

ガスセンサが振動すると、先端側セパレータと後端側セパレータとが同軸に連結されているために、外筒に保持された先端側セパレータの固定部位を支点として、後端側セパレータが径方向にブレることがある。
そこで、このガスセンサによれば、D2<D1とすることで、径方向のブレによってセンサ素子が先端側セパレータに衝突する前に、後端側セパレータが外筒の内周面に当接して径方向のブレを吸収する。これにより、後端側セパレータに連結した先端側セパレータ、ひいてはセンサ素子に径方向の応力が加わってセンサ素子が破損することを抑制し、端子金具との電気的接続を維持し、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
When the gas sensor vibrates, since the front end side separator and the rear end side separator are coaxially connected, the rear end side separator blurs in the radial direction with the fixed portion of the front end side separator held by the outer cylinder as a fulcrum. Sometimes.
Therefore, according to this gas sensor, by setting D2 <D1, before the sensor element collides with the front end side separator due to radial blur, the rear end side separator comes into contact with the inner peripheral surface of the outer cylinder and is in the radial direction. Absorbs blurring. As a result, it is possible to prevent the sensor element from being damaged by applying a radial stress to the front end separator connected to the rear end separator, and thus to the sensor element, and to maintain the electrical connection with the terminal fitting. Reliability can be improved.

本発明のガスセンサにおいて、前記第1の計測断面において、前記センサ素子の外周面と前記先端側セパレータの内周面との寸法差をD3とし、前記第2の計測断面において、前記D3が計測される第2の計測方向と平行な方向に沿って、前記後端側セパレータの外周面と前記外筒の内周面との最小の寸法差をD4としたとき、いずれの前記第2の計測方向においても、D4<D3を満たしてもよい。
このガスセンサによれば、センサ素子が先端側セパレータにどの第2の計測方向(つまり、径方向の360度すべての方向)で接近しても、D2<D1の場合と同様、後端側セパレータが外筒の内周面に先に衝突して第2の計測方向のブレを吸収する。従って、センサ素子が破損することをさらに抑制し、端子金具との電気的接続の信頼性をさらに向上させることができる。
なお、図中のD31,D32はD3に相当し、D41,D42はD4に相当する。
In the gas sensor of the present invention, in the first measurement cross section, a dimensional difference between the outer peripheral surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the tip side separator is D3, and the D3 is measured in the second measurement cross section. When the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the rear end side separator and the inner peripheral surface of the outer cylinder is D4 along a direction parallel to the second measurement direction, any of the second measurement directions In this case, D4 <D3 may be satisfied.
According to this gas sensor, even if the sensor element approaches the front end side separator in any second measurement direction (that is, all 360 degrees in the radial direction), the rear end side separator is not moved as in the case of D2 <D1. It collides first with the inner peripheral surface of the outer cylinder to absorb the blur in the second measuring direction. Accordingly, the sensor element can be further prevented from being damaged, and the reliability of electrical connection with the terminal fitting can be further improved.
In the figure, D31 and D32 correspond to D3, and D41 and D42 correspond to D4.

本発明のガスセンサにおいて、前記後端側セパレータは、前記端子金具、又は前記端子金具と前記軸線方向に連結する第2の端子金具を包囲し、前記第2の計測断面において、前記端子金具又は前記第2の端子金具と前記後端側セパレータとの最大距離をD5としたとき、D5<D1を満たしてもよい。
このガスセンサによれば、D5<D1とすることで、D1が縮まってセンサ素子が先端側セパレータに接近し、後端側セパレータもブレたときに、後端側端子金具が後端側セパレータといっしょに動くので、後端側端子金具の破損や変形を抑制できる。一方、D5>D1の場合、D1が縮まってセンサ素子が先端側セパレータに接近し、後端側セパレータもブレたときに、後端側端子金具が後端側セパレータ内で慣性により反対方向にブレてしまい、後端側端子金具が破損や変形するおそれがある。
In the gas sensor of the present invention, the rear end side separator surrounds the terminal fitting or the second terminal fitting connected to the terminal fitting in the axial direction, and the terminal fitting or the When the maximum distance between the second terminal fitting and the rear end side separator is D5, D5 <D1 may be satisfied.
According to this gas sensor, when D5 <D1, when D1 is contracted, the sensor element approaches the front end side separator, and the rear end side separator is also shaken, the rear end side metal fitting is joined with the rear end side separator. Therefore, damage and deformation of the rear end side terminal fitting can be suppressed. On the other hand, in the case of D5> D1, when D1 contracts, the sensor element approaches the front end side separator, and the rear end side separator also blurs, the rear end side terminal fittings blur in the opposite direction due to inertia in the rear end side separator. As a result, the rear end side terminal fitting may be damaged or deformed.

本発明のガスセンサにおいて、前記後端側セパレータに対向する前記外筒の外側に、防水性を有する通気フィルタが配置されていてもよい。
上述のように、本発明は、後端側セパレータが外筒に保持されなくても先端側セパレータの径方向のブレを吸収する。このため、このガスセンサによれば、通気フィルタと外筒との間に、大気の流れを阻害する部材(例えば、後端側セパレータを外筒に保持する保持金具や、外筒を加締めて縮径させた加締め部)を介在させる必要がなく、ガスセンサ内部への大気の導入を安定して行える。
The gas sensor of this invention WHEREIN: The ventilation | gas_flowing filter which has waterproofness may be arrange | positioned on the outer side of the said outer cylinder facing the said rear end side separator.
As described above, the present invention absorbs the radial blur of the front end side separator even if the rear end side separator is not held by the outer cylinder. For this reason, according to this gas sensor, a member that inhibits the flow of air (for example, a holding metal fitting that holds the rear end side separator on the outer cylinder, or an outer cylinder that is swaged and compressed between the ventilation filter and the outer cylinder). There is no need to interpose a diameter caulking portion, and the introduction of the atmosphere into the gas sensor can be performed stably.

この発明によれば、ガスセンサが先端側セパレータと後端側セパレータを有する場合に、センサ素子の破損を抑制し、センサ素子と端子金具との電気的接続の信頼性を向上させることができる。   According to this invention, when a gas sensor has a front end side separator and a rear end side separator, breakage of the sensor element can be suppressed, and the reliability of electrical connection between the sensor element and the terminal fitting can be improved.

本発明の実施形態に係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 concerns on embodiment of this invention. センサ素子の斜視図である。It is a perspective view of a sensor element. 先端側端子金具を先端側セパレータに保持した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which hold | maintained the front end side metal fitting to the front end side separator. 先端側端子金具を先端側セパレータに保持した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which hold | maintained the front end side metal fitting to the front end side separator. 後端側端子金具を後端側セパレータに保持した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which hold | maintained the rear-end side terminal metal fitting in the rear-end side separator. 先端側端子金具に後端側端子金具を接続した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which connected the rear end side terminal metal fitting to the front end side metal fitting. 図1のA−A線及びB−B線に沿う先端側セパレータ及び後端側セパレータの断面図である。It is sectional drawing of the front end side separator and rear end side separator which follow the AA line and BB line of FIG. 先端側セパレータと後端側セパレータの軸心が大きくずれた場合の、第2の計測断面における後端側セパレータの断面図である。It is sectional drawing of the rear end side separator in the 2nd measurement cross section when the axial center of a front end side separator and a rear end side separator has shifted | deviated largely. 端子金具の変形例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the modification of a terminal metal fitting. 従来の分割タイプのセパレータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional division type separator.

以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の実施形態に係るガスセンサ(NOxセンサ)1の軸線O方向に沿う全体断面図、図2はセンサ素子10の斜視図,図3は先端側端子金具20、30を先端側セパレータ90に保持した状態を示す斜視図、図4は先端側端子金具20、30を先端側セパレータ90に保持した状態を示す断面図、図5は後端側端子金具40を後端側セパレータ95に保持した状態を示す斜視図、図6は先端側端子金具20に後端側端子金具40を接続した状態を示す斜視図を示す。
このガスセンサ1は、自動車や各種内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するNOxセンサである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
1 is an overall cross-sectional view of the gas sensor (NOx sensor) 1 according to an embodiment of the present invention along the direction of the axis O, FIG. 2 is a perspective view of the sensor element 10, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the front end side metal fittings 20 and 30 are held by the front end side separator 90, and FIG. 5 is a rear end side metal fitting 40 attached to the rear end side separator 95. FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the rear end side terminal fitting 40 is connected to the front end side terminal fitting 20.
The gas sensor 1 is a NOx sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas of automobiles and various internal combustion engines.

図1において、ガスセンサ1は、排気管に固定されるためのねじ部139が外表面に形成された筒状の主体金具138と、軸線O方向(ガスセンサ1の長手方向:図中上下方向)に延びる板状形状をなすセンサ素子10と、センサ素子10の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ106と、自身の先端側の内部空間に、センサ素子10の後端部の周囲を取り囲む状態で配置されるセラミック製筒状の先端側セパレータ90と、先端側セパレータ90を軸線O方向に貫通する挿通孔90h(90h1、90h2)に挿通されて保持される6個の先端側端子金具20、30(図1では、2個の先端側端子金具20のみを図示)と、セラミック製筒状の後端側セパレータ95と、後端側セパレータ95に保持される6個の後端側端子金具40(図1では、2個のみを図示)と、を備えている。   In FIG. 1, the gas sensor 1 includes a cylindrical metal shell 138 having a screw portion 139 for fixing to an exhaust pipe formed on the outer surface, and an axis O direction (longitudinal direction of the gas sensor 1: vertical direction in the figure). A sensor element 10 having an extending plate shape, a cylindrical ceramic sleeve 106 arranged so as to surround the periphery of the sensor element 10 in the radial direction, and an internal space on the front end side of the sensor element 10 at the rear end portion of the sensor element 10. The front end side separator 90 made of ceramic and disposed in a state of surrounding the periphery, and the six front end sides inserted and held through the insertion holes 90h (90h1, 90h2) penetrating the front end side separator 90 in the direction of the axis O Terminal fittings 20 and 30 (FIG. 1 shows only the two front end side terminal fittings 20), a ceramic cylindrical rear end side separator 95, and six pieces held by the rear end side separator 95 (In Figure 1, shows only two) rear terminal fitting 40 is provided with a, a.

又、後端側セパレータ95は、先端側セパレータ90の後端側に同軸に配置され、先端側セパレータ90に直接接して連結されている。
ここで、「同軸」とは、先端側セパレータ90及び後端側セパレータ95の軸心同士が製造公差の範囲内で一致することをいう。具体的には、組付け時の誤差によって軸心にわずかなずれが生じて、後端側セパレータ95を挟んでD2と反対側に、D2よりも大きい寸法差であるDmaxが生じたとしても、Dmax<D1であればよい。
先端側端子金具20、30が特許請求の範囲の「端子金具」に相当し、後端側端子金具40が特許請求の範囲の「第2の端子金具」に相当する。
Further, the rear end side separator 95 is coaxially disposed on the rear end side of the front end side separator 90 and is connected in direct contact with the front end side separator 90.
Here, “coaxial” means that the axial centers of the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 coincide with each other within a range of manufacturing tolerances. Specifically, even if a slight deviation occurs in the shaft center due to an error during assembly, and Dmax, which is a dimension difference larger than D2, occurs on the opposite side of D2 across the rear end side separator 95, It is sufficient if Dmax <D1.
The front end side metal fittings 20 and 30 correspond to “terminal metal fittings” in the claims, and the rear end side metal fitting 40 corresponds to “second terminal metal fittings” in the claims.

なお、図4に示すように、先端側セパレータ90の各挿通孔90h1、90h2は、先端側セパレータ90の先端側で上述の内部空間に連通し、各挿通孔90h1、90h2に保持された各先端側端子金具20、30がセンサ素子10の後端側の外表面に対向し、この外表面に形成された電極パッド(電極部)11aに電気的に接続される。
また、図2に示すように、電極パッド11aは、センサ素子10の後端側の両面にそれぞれ幅方向に3つ並でいる。具体的には、センサ素子10の後端側の幅方向中央に1つの電極パッド11aが配置され、その先端側に2つの電極パッド11aが幅方向に離間して配置されている。
各電極パッド11aは、例えばPtを主体とする焼結体として形成することができる。
一方、センサ素子10の先端のガス検出部11は、アルミナ等の多孔質保護層14で覆われている。
As shown in FIG. 4, the insertion holes 90h1 and 90h2 of the front end side separator 90 communicate with the internal space on the front end side of the front end side separator 90, and the front ends held by the insertion holes 90h1 and 90h2. The side terminal fittings 20 and 30 face the outer surface on the rear end side of the sensor element 10 and are electrically connected to an electrode pad (electrode part) 11a formed on the outer surface.
In addition, as shown in FIG. 2, three electrode pads 11 a are arranged in the width direction on both surfaces on the rear end side of the sensor element 10. Specifically, one electrode pad 11a is arranged at the center in the width direction on the rear end side of the sensor element 10, and two electrode pads 11a are arranged apart from each other in the width direction on the front end side.
Each electrode pad 11a can be formed as a sintered body mainly composed of Pt, for example.
On the other hand, the gas detector 11 at the tip of the sensor element 10 is covered with a porous protective layer 14 such as alumina.

主体金具138は、ステンレスから構成され、軸線方向に貫通する貫通孔154を有し、貫通孔154の径方向内側に突出する棚部152を有する略筒状形状に構成されている。この貫通孔154には、センサ素子10の先端部を自身の先端よりも突出させるように当該センサ素子10が配置されている。さらに、棚部152は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。   The metal shell 138 is made of stainless steel, has a through-hole 154 that penetrates in the axial direction, and has a substantially cylindrical shape that has a shelf 152 that protrudes radially inward of the through-hole 154. The sensor element 10 is disposed in the through hole 154 so that the tip of the sensor element 10 protrudes from the tip of the sensor element 10. Further, the shelf portion 152 is formed as an inwardly tapered surface having an inclination with respect to a plane perpendicular to the axial direction.

なお、主体金具138の貫通孔154の内部には、センサ素子10の径方向周囲を取り囲む状態で略環状形状のアルミナ製のセラミックホルダ151、粉末充填層153(以下、滑石リング153ともいう)、および上述のセラミックスリーブ106がこの順に先端側から後端側にかけて積層されている。
また、セラミックスリーブ106と主体金具138の後端部140との間には、加締めパッキン157が配置されている。なお、主体金具138の後端部140は、加締めパッキン157を介してセラミックスリーブ106を先端側に押し付けるように、加締められている。
In addition, inside the through hole 154 of the metal shell 138, a substantially annular shaped ceramic holder 151 made of alumina surrounding the sensor element 10 in the radial direction, a powder filling layer 153 (hereinafter also referred to as a talc ring 153), And the above-mentioned ceramic sleeve 106 is laminated | stacked from the front end side to the rear end side in this order.
Further, a caulking packing 157 is disposed between the ceramic sleeve 106 and the rear end portion 140 of the metal shell 138. Note that the rear end portion 140 of the metal shell 138 is crimped so as to press the ceramic sleeve 106 toward the distal end side via the crimping packing 157.

一方、図1に示すように、主体金具138の先端側(図1における下方)外周には、センサ素子10の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製(例えば、ステンレスなど)二重のプロテクタである、外部プロテクタ142および内部プロテクタ143が溶接等によって取り付けられている。   On the other hand, as shown in FIG. 1, a metal (for example, stainless steel) 2 having a plurality of holes and covering the protruding portion of the sensor element 10 on the outer periphery of the front end side (lower side in FIG. 1) of the metal shell 138. An external protector 142 and an internal protector 143, which are heavy protectors, are attached by welding or the like.

主体金具138の後端側外周には、外筒144が固定されている。また、後端側端子金具40の後端側にはそれぞれリード線146が接続され、リード線146は後端側セパレータ95の後端側へ引き出されている。
そして、外筒144の後端側(図1における上方)の開口部には、後端側セパレータ95から引き出された6本のリード線146(図1では2本のみを表示)が挿通されるリード線挿通孔170hが形成された、ゴム製の弾性部材であるグロメット170が配置されている。
An outer cylinder 144 is fixed to the outer periphery on the rear end side of the metal shell 138. Further, a lead wire 146 is connected to the rear end side of the rear end side terminal fitting 40, and the lead wire 146 is drawn out to the rear end side of the rear end side separator 95.
Then, six lead wires 146 (only two are shown in FIG. 1) drawn from the rear end side separator 95 are inserted into the opening on the rear end side (upper side in FIG. 1) of the outer cylinder 144. A grommet 170, which is a rubber elastic member, in which a lead wire insertion hole 170h is formed is disposed.

また、主体金具138の後端部140より突出されたセンサ素子10の後端側(図1における上方)には、先端側セパレータ90が配置され、外表面から径方向外側に突出する鍔部90pが備えられている。先端側セパレータ90は、鍔部90pが保持部材169を介して外筒144に当接することで、外筒144の内部に保持される。保持部材169は、外筒144の第1加締め部144s1にて外筒144ごと加締められ、外筒144に固定されている。
ここで、保持部材169の内面には径方向に撓む複数の弾性片を有し、先端側セパレータ90はこの弾性片によって保持されることで、外筒144の内部に弾性的に保持される。
又、グロメット170と先端側セパレータ90の間に後端側セパレータ95が配置され、グロメット170の弾性力により後端側セパレータ95が先端側セパレータ90を先端側へ押圧する。これにより、鍔部90pが保持部材169側へ押し付けられ、先端側セパレータ90及び後端側セパレータ95は、外筒144の内部に互いに接続された状態で(つまり、軸線O方向に分離せずに)保持されている。
In addition, on the rear end side (upper side in FIG. 1) of the sensor element 10 that protrudes from the rear end portion 140 of the metal shell 138, a front end side separator 90 is disposed, and a flange portion 90p that protrudes radially outward from the outer surface. Is provided. The front end side separator 90 is held inside the outer cylinder 144 by the flange portion 90p coming into contact with the outer cylinder 144 via the holding member 169. The holding member 169 is crimped together with the outer cylinder 144 at the first crimping portion 144 s 1 of the outer cylinder 144, and is fixed to the outer cylinder 144.
Here, the inner surface of the holding member 169 has a plurality of elastic pieces that bend in the radial direction, and the front end side separator 90 is elastically held inside the outer cylinder 144 by being held by the elastic pieces. .
Further, a rear end side separator 95 is disposed between the grommet 170 and the front end side separator 90, and the rear end side separator 95 presses the front end side separator 90 toward the front end side by the elastic force of the grommet 170. As a result, the flange 90p is pressed against the holding member 169 side, and the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 are connected to each other inside the outer cylinder 144 (that is, without being separated in the direction of the axis O). ) Is retained.

さらに、軸線O方向に先端側セパレータ90の後端からグロメット170の先端にかけて、外筒144の外側に保護外筒145が被せられ、外筒144と保護外筒145の間には撥水性の通気フィルタ180が配置されている。
より、具体的には、外筒144の後端部の側面には、周方向に等間隔で4個(図1では2個のみ図示)の第1通気孔144hが開口し、外筒144内部へ外気を導入可能になっている。そして、外筒144の径方向外側には、第1通気孔144hを塞ぐように環状の通気フィルタ180が被せられ、さらに通気フィルタ180を径方向外側から保護外筒145が囲んでいる。保護外筒145の側面には周方向に等間隔で6個(図2では2個のみ図示)の第2通気孔145hが開口し、第2通気孔145hから通気フィルタ180の外面の一部が露出することで第2通気孔145hが通気フィルタ180に連通し、外気が通気フィルタ180を介して外筒144内部に導入されるようになっている。
Further, a protective outer cylinder 145 is placed on the outer side of the outer cylinder 144 from the rear end of the front end separator 90 to the front end of the grommet 170 in the direction of the axis O, and water-repellent ventilation is provided between the outer cylinder 144 and the protective outer cylinder 145. A filter 180 is arranged.
More specifically, on the side surface of the rear end portion of the outer cylinder 144, four first vent holes 144h (only two are shown in FIG. 1) are opened at equal intervals in the circumferential direction. Outside air can be introduced. An annular ventilation filter 180 is placed on the outer side of the outer cylinder 144 in the radial direction so as to close the first ventilation hole 144h, and the protection outer cylinder 145 surrounds the ventilation filter 180 from the outer side in the radial direction. Six second vent holes 145h (only two are shown in FIG. 2) are opened at equal intervals in the circumferential direction on the side surface of the protective outer cylinder 145, and a part of the outer surface of the vent filter 180 extends from the second vent hole 145h. When exposed, the second ventilation hole 145h communicates with the ventilation filter 180, and the outside air is introduced into the outer cylinder 144 via the ventilation filter 180.

通気フィルタ180は撥水性(防水性)を有し、例えばテフロン(登録商標)等のフッ素系樹脂等の多孔質構造体からなり、撥水性(防水性)を有しているため外部の水を通さずにセンサ素子10に基準ガス(大気)を導入するようになっている。   The ventilation filter 180 has water repellency (waterproofness), and is made of a porous structure such as a fluororesin such as Teflon (registered trademark), and has water repellency (waterproofness). The reference gas (atmosphere) is introduced into the sensor element 10 without passing through.

そして、外筒144と保護外筒145は、第1通気孔144h及び第2通気孔145hよりそれぞれ先後の2箇所で、通気フィルタ180を介して加締められ、先端側加締め部144s3及び後端側加締め部144s4が設けられている。
さらに、保護外筒145の先端は、先端側加締め部144s3より先端の第2加締め部144s2にて外筒144ごと加締められ、外筒144に固定されている。
なお、後端側セパレータ95は外筒144と非接触となっていて、通気フィルタ180を介して導入された外気は、後端側セパレータ95と外筒144の隙間Gからセンサ素子10側へ流入する。
The outer cylinder 144 and the protective outer cylinder 145 are crimped via the ventilation filter 180 at two positions ahead and behind the first ventilation hole 144h and the second ventilation hole 145h, respectively, and the front-end side crimping portion 144s3 and the rear end Side caulking portions 144s4 are provided.
Further, the distal end of the protective outer cylinder 145 is crimped together with the outer cylinder 144 by the second crimping section 144s2 at the distal end from the distal end side crimping section 144s3, and is fixed to the outer cylinder 144.
The rear end side separator 95 is not in contact with the outer cylinder 144, and the outside air introduced through the ventilation filter 180 flows into the sensor element 10 side from the gap G between the rear end side separator 95 and the outer cylinder 144. To do.

図3は先端側端子金具20、30を先端側セパレータ90に保持した状態を示す斜視図である。図3の下側が先端Fに相当する。又、本実施形態では2つの種類の先端側端子金具20、30が合計6本用いられる。
なお、図4に示すように、4本の先端側端子金具30はいずれも先端側セパレータ90内で隣接する先端側端子金具30同士が線対称の形状であり、2本の先端側端子金具20はいずれも先端側セパレータ90内で対向する先端側端子金具20同士が線対称の形状である。
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the distal end side metal fittings 20 and 30 are held by the distal end side separator 90. The lower side of FIG. In this embodiment, a total of six tip end side metal fittings 20 and 30 of two types are used.
As shown in FIG. 4, the four tip side terminal fittings 30 are all symmetrical with each other in the tip side separators 90, and the two tip side terminal fittings 20 are adjacent to each other. In both cases, the tip terminal fittings 20 facing each other in the tip separator 90 have a line-symmetric shape.

先端側端子金具20は全体として軸線O方向に延び、後端側端子金具40に接続される接続部23と、接続部23の先端側に繋がる略板状の本体部21と、本体部21の先端側でセンサ素子10に向かって折り返される弾性部22と、を一体に備えている。
接続部23は断面C字の円筒状をなし、この筒内に、先端が断面C字の円筒状の後端側端子金具40の先端部43(図6参照)が嵌挿されて接続される。この場合、先端側端子金具20は後端側端子金具40を介してリード線146に間接的に接続されることとなる。
弾性部22は、本体部21の先端からセンサ素子10に向かって後端側へ折り返され、図2の後端側の1つの電極パッド11aに弾性的に接続する。なお、弾性部22は、本体部21に対して径方向に弾性的に撓むようになっている。
さらに、本体部21には、先端側セパレータ90の内壁等に係止される各種形状の保持部が形成されている。
The front end side terminal fitting 20 extends in the direction of the axis O as a whole, the connection portion 23 connected to the rear end side terminal fitting 40, the substantially plate-shaped main body portion 21 connected to the front end side of the connection portion 23, and the main body portion 21. And an elastic portion 22 that is folded back toward the sensor element 10 on the distal end side.
The connecting portion 23 has a cylindrical shape with a C-shaped cross section, and a distal end portion 43 (see FIG. 6) of the cylindrical rear end side terminal fitting 40 having a C-shaped distal end is inserted into and connected to the cylinder. . In this case, the front end side terminal fitting 20 is indirectly connected to the lead wire 146 via the rear end side terminal fitting 40.
The elastic part 22 is folded back toward the sensor element 10 from the front end of the main body part 21 and elastically connected to one electrode pad 11a on the rear end side in FIG. The elastic part 22 is elastically bent in the radial direction with respect to the main body part 21.
Further, the main body 21 is formed with holding portions of various shapes that are locked to the inner wall or the like of the front end side separator 90.

又、先端側端子金具30は全体として軸線O方向に延び、後端側端子金具40に接続される接続部33と、接続部33の先端側に繋がる略板状の本体部31と、本体部31の先端側でセンサ素子10に向かって折り返される弾性部32と、を一体に備えている。
接続部33は、接続部23と同様な円筒状をなし、接続部23と同様、自身の筒内に後端側端子金具40の先端部43が嵌挿されて接続される。
弾性部32は、本体部31の先端からセンサ素子10に向かって後端側へ折り返され、図2の先端側の2つの電極パッド11aに弾性的に接続する。なお、弾性部32は、本体部31に対して径方向に弾性的に撓むようになっている。
本体部31は断面L字状になっていて、先端側セパレータ90の内壁等に係止される各種形状の保持部が形成されている。
先端側端子金具20、30は、それぞれ例えば1枚の金属板(インコネル(登録商標)等)を打ち抜いた後、所定形状に折り曲げて製造することができるが、これに限定されない。
Further, the front end side terminal fitting 30 extends in the direction of the axis O as a whole, a connection portion 33 connected to the rear end side terminal fitting 40, a substantially plate-like main body portion 31 connected to the front end side of the connection portion 33, and a main body portion. And an elastic portion 32 that is folded back toward the sensor element 10 on the tip end side of 31.
The connection portion 33 has a cylindrical shape similar to that of the connection portion 23, and, similarly to the connection portion 23, the tip end portion 43 of the rear end side terminal fitting 40 is inserted and connected in its own cylinder.
The elastic part 32 is folded back toward the sensor element 10 from the front end of the main body part 31 and elastically connected to the two electrode pads 11a on the front end side in FIG. The elastic part 32 is elastically bent in the radial direction with respect to the main body part 31.
The main body 31 has an L-shaped cross section, and is formed with holding portions of various shapes that are locked to the inner wall or the like of the front end side separator 90.
The distal-end terminal fittings 20 and 30 can be manufactured by punching out, for example, one metal plate (Inconel (registered trademark), etc.) and then bending it into a predetermined shape. However, the present invention is not limited to this.

図4に示すように、先端側セパレータ90は挿通孔90h1、90h2を有している。挿通孔90h2は、先端側セパレータ90の四隅に配置され、挿通孔90h1は、センサ素子10の幅方向に沿って2つの挿通孔90h2の間に位置する。
挿通孔90h1、90h2に、それぞれ先端側端子金具20、30が挿通され、先端側セパレータ90内に保持される。
そして、先端側端子金具20、30が先端側セパレータ90内に保持された状態で、接続部23、33が先端側セパレータ90の後端側へ突出している(図3(b))。
As shown in FIG. 4, the front end side separator 90 has insertion holes 90h1 and 90h2. The insertion holes 90h2 are arranged at the four corners of the front end side separator 90, and the insertion holes 90h1 are located between the two insertion holes 90h2 along the width direction of the sensor element 10.
The distal end side terminal fittings 20 and 30 are inserted into the insertion holes 90h1 and 90h2, respectively, and are held in the distal end side separator 90.
And the connection parts 23 and 33 protrude in the rear end side of the front end side separator 90 in the state which the front end side metal fittings 20 and 30 were hold | maintained in the front end side separator 90 (FIG.3 (b)).

一方、図6に示すように、後端側端子金具40は全体として軸線O方向に延び、後端側から、リード線146に接続されるリード線接続部47と、後端側セパレータ95に保持される断面C字の円筒状の中央部45と、断面C字の円筒状の先端部43と、をこの順に一体に備えている。さらに、先端部43と中央部45との間は先端側頸部49を介して一体に接続され、中央部45とリード線接続部47の間は後端側頸部41を介して一体に接続されている。
後端側端子金具40は、例えば1枚の金属板(SUS304等)を打ち抜いた後、所定形状に折り曲げて製造することができるが、これに限定されない。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the rear end side terminal fitting 40 extends in the direction of the axis O as a whole, and is held by the lead wire connecting portion 47 connected to the lead wire 146 and the rear end side separator 95 from the rear end side. A cylindrical central portion 45 having a C-shaped cross section and a cylindrical tip portion 43 having a C-shaped cross section are integrally provided in this order. Further, the distal end portion 43 and the central portion 45 are integrally connected via a distal end side neck portion 49, and the central portion 45 and the lead wire connecting portion 47 are integrally connected via a rear end side neck portion 41. Has been.
The rear end side terminal fitting 40 can be manufactured, for example, by punching out a single metal plate (SUS304 or the like) and then bending it into a predetermined shape, but is not limited thereto.

リード線接続部47は筒状(圧着によるバレル形状)をなし、リード線146の先端の被覆を向いて露出させた芯線を挟み込み、圧着する(加締める)ことで芯線を外側から把持する。
先端部43は円筒状をなし、先端に向かって尖っている。そして、接続部23、33の筒内に、先端部43が嵌挿され、後端側端子金具40が先端側端子金具20、30と電気的に接続されるようになっている。
中央部45は、リード線接続部47及び先端部43よりも径大である。
The lead wire connecting portion 47 has a cylindrical shape (barrel shape by crimping), sandwiches the exposed core wire toward the tip of the lead wire 146, and crimps (clamps) the core wire from outside.
The tip portion 43 has a cylindrical shape and is pointed toward the tip. And the front-end | tip part 43 is inserted in the cylinder of the connection parts 23 and 33, and the rear-end side terminal metal fitting 40 is electrically connected with the front-end | tip side terminal metal fittings 20 and 30. As shown in FIG.
The central portion 45 is larger in diameter than the lead wire connecting portion 47 and the tip portion 43.

そして、図5に示すように、後端側セパレータ95は周方向に並ぶ6個の挿通孔95hを有している。ここで、挿通孔95hは先端F側が径大で、軸線O方向中央近傍で段状に縮径しており、この段部が先端向き面(図示せず)を形成している。
又、後端側セパレータ95の先端向き面の外周側には、先端側に突出する2つの凸部95pが形成されている。
As shown in FIG. 5, the rear end side separator 95 has six insertion holes 95h arranged in the circumferential direction. Here, the insertion hole 95h has a large diameter on the tip F side, and is reduced in a step shape near the center in the direction of the axis O, and this step portion forms a tip-facing surface (not shown).
Further, on the outer peripheral side of the surface facing the front end of the rear end side separator 95, two convex portions 95p protruding to the front end side are formed.

そして、挿通孔95hの先端側に予めリード線146を通し、後端側セパレータ95の先端側でリード線146を後端側端子金具40のリード線接続部47に圧着して接続しておく。次に、挿通孔95hに先端F側から後端側端子金具40のリード線146側の一部を挿通してリード線146を後端側へ引き出すと、後端側端子金具40の中央部45の後端向き面が、後端側セパレータ95の先端向き面に当接して位置決めされ、後端側端子金具40が後端側セパレータ95内に保持される。   Then, the lead wire 146 is passed through the distal end side of the insertion hole 95 h in advance, and the lead wire 146 is crimped and connected to the lead wire connecting portion 47 of the rear end side terminal fitting 40 on the distal end side of the rear end side separator 95. Next, when a part of the lead wire 146 side of the rear end side terminal fitting 40 is inserted into the insertion hole 95h from the front end F side and the lead wire 146 is pulled out to the rear end side, the central portion 45 of the rear end side terminal fitting 40 is obtained. The rear end facing surface is positioned in contact with the front end facing surface of the rear end side separator 95, and the rear end side terminal fitting 40 is held in the rear end side separator 95.

ここで、図5に示すように、後端側端子金具40の先端部43が後端側セパレータ95の先端向き面よりも突出している。
そして、図3に示した先端側セパレータ90及び図5に示した後端側セパレータ95を、凸部95pを介してそれぞれ先端側と後端側に接して配置する。これにより、図6に示すように、後端側端子金具40の先端部43が、先端側端子金具20の接続部23に嵌挿されて互いに連結される。
凸部95pは、先端側セパレータ90の後端向き面、及び後端側セパレータ95の先端向き面からそれぞれ突45出した先端側端子金具20及び後端側端子金具40を軸線O方向に支持し、これら端子が先端側セパレータ90と後端側セパレータ95の間で潰れないようにしている。
なお、図示はしないが、先端側端子金具30についても同様に、後端側端子金具40の先端部43が、先端側端子金具30の接続部33に嵌挿されて互いに連結される。
つまり、本実施形態では、後端側端子金具40は、先端側端子金具30を介してセンサ素子10の電極パッド11aに間接的に電気的に接続されることになる。
Here, as shown in FIG. 5, the front end portion 43 of the rear end side terminal fitting 40 protrudes from the front end facing surface of the rear end side separator 95.
Then, the front end side separator 90 shown in FIG. 3 and the rear end side separator 95 shown in FIG. 5 are arranged in contact with the front end side and the rear end side through the convex portions 95p, respectively. Thereby, as shown in FIG. 6, the front-end | tip part 43 of the rear end side terminal metal fitting 40 is inserted by the connection part 23 of the front end side terminal metal fitting 20, and is mutually connected.
The convex portion 95p supports the front end side terminal fitting 20 and the rear end side terminal fitting 40 that protrude from the rear end facing surface of the front end side separator 90 and the front end facing surface of the rear end side separator 95 in the axis O direction. These terminals are prevented from being crushed between the front end side separator 90 and the rear end side separator 95.
Although not shown in the drawings, the front end portion 43 of the rear end side terminal fitting 40 is similarly inserted into the connection portion 33 of the front end side terminal fitting 30 and connected to each other.
That is, in the present embodiment, the rear end side terminal fitting 40 is indirectly electrically connected to the electrode pad 11 a of the sensor element 10 via the front end side terminal fitting 30.

次に、図7を参照し、本発明の特徴部分について説明する。
図7は、図1のA−A線及びB−B線に沿う断面において先端側セパレータ90及び後端側セパレータ95の断面図であり、各断面を同じ向きに並べた図である。
図7(b)に示すように、A−A線に沿う(軸線O方向に直交する)断面である第1の計測断面S1において、センサ素子10の外周面と先端側セパレータ90の内周面との最小の寸法差(最小距離)をD1とする。そして、D1が計測される方向(D1の両端を結ぶ方向、図7では左右方向)を第1の計測方向M1とする。
ここで、図7(a)に示すように、B−B線に沿う(軸線O方向に直交する)断面である第2の計測断面S2において、第1の計測方向M1と平行な方向に沿って、後端側セパレータ95の外周面と外筒144の内周面との最小の寸法差をD2とする。このD2は、第1の計測方向M1と平行であれば、必ずしも後端側セパレータ95の外周面と外筒144の内周面との最小距離とは限らない。又、「外筒」とは、複数の外筒(外筒144、保護外筒145)を有する場合は、最も内側の部材をいう。
このとき、D2<D1を満たすことが必要である。これは以下の理由による。
Next, a characteristic part of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 in a cross section taken along the lines AA and BB in FIG. 1, and is a view in which the respective cross sections are arranged in the same direction.
As shown in FIG. 7B, in the first measurement cross section S1 that is a cross section along the line AA (perpendicular to the direction of the axis O), the outer peripheral surface of the sensor element 10 and the inner peripheral surface of the front end side separator 90 And D1 is the smallest dimensional difference (minimum distance). The direction in which D1 is measured (the direction connecting both ends of D1, the left-right direction in FIG. 7) is defined as a first measurement direction M1.
Here, as shown in FIG. 7A, in the second measurement section S2 that is a section along the line BB (perpendicular to the direction of the axis O), the direction is parallel to the first measurement direction M1. The minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the rear end side separator 95 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 is defined as D2. This D2 is not necessarily the minimum distance between the outer peripheral surface of the rear end side separator 95 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 as long as it is parallel to the first measurement direction M1. The “outer cylinder” refers to the innermost member when a plurality of outer cylinders (the outer cylinder 144 and the protective outer cylinder 145) are provided.
At this time, it is necessary to satisfy D2 <D1. This is due to the following reason.

図1に示すように、ガスセンサ1が振動すると、先端側セパレータ90と後端側セパレータ95とが同軸に連結されているために、保持金具169で外筒144に保持された先端側セパレータ90の固定部位を支点として、後端側セパレータ95が径方向Tにブレることがある。
そこで、D2<D1とすれば、径方向Tのブレによってセンサ素子10が先端側セパレータ90に衝突する前に、後端側セパレータ95が外筒144の内周面に当接して径方向Tのブレを吸収する。これにより、後端側セパレータ95に連結した先端側セパレータ90、ひいてはセンサ素子10に径方向の応力が加わってセンサ素子10が破損することを抑制し、端子金具20,30との電気的接続を維持し、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
As shown in FIG. 1, when the gas sensor 1 vibrates, the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 are coaxially connected, so that the front end side separator 90 held by the outer cylinder 144 by the holding metal fitting 169. The rear end side separator 95 may blur in the radial direction T with the fixed part as a fulcrum.
Therefore, if D2 <D1, before the sensor element 10 collides with the front end side separator 90 due to blurring in the radial direction T, the rear end side separator 95 comes into contact with the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 and moves in the radial direction T. Absorb blur. As a result, the front end separator 90 connected to the rear end side separator 95 and, in turn, the sensor element 10 can be prevented from being damaged by applying radial stress, and the electrical connection with the terminal fittings 20 and 30 can be prevented. It is possible to maintain and improve the reliability of the electrical connection.

このような観点からは、第1の計測断面S1としては、センサ素子10が先端側セパレータ90に最初に衝突する断面、つまり軸線O方向に直交する複数の断面のうち、センサ素子10の外周面が先端側セパレータ90の内周面に最も近づく断面を、図1の軸線O方向に沿う断面から選び出す。但し、本例では、先端側セパレータ90の内孔が軸線O方向にストレートであるので、どの断面を第1の計測断面S1に採用しても構わない
なお、センサ素子10が先端側セパレータ90を通っていない部位は、第1の計測断面S1の対象から除外する。
From such a viewpoint, as the first measurement cross section S1, the outer peripheral surface of the sensor element 10 among the cross sections in which the sensor element 10 first collides with the front end separator 90, that is, a plurality of cross sections orthogonal to the axis O direction. 1 is selected from the cross sections along the direction of the axis O in FIG. However, in this example, since the inner hole of the front end side separator 90 is straight in the direction of the axis O, any cross section may be adopted as the first measurement cross section S1. Parts that do not pass are excluded from the target of the first measurement cross section S1.

同様に第2の計測断面S2としては、後端側セパレータ95が外筒144の内周面に最初に衝突する断面、つまり軸線O方向に直交する複数の断面のうち、後端側セパレータ95が外筒144の内周面に最も近づく断面を、図1の軸線O方向に沿う断面から選び出す。
本例では、後端側セパレータ95は軸線O方向にストレートであるが、外筒144の後端側加締め部144s4が最も径方向内側に位置するので、後端側加締め部144s4における断面を第2の計測断面S2に採用する。
Similarly, as the second measurement cross section S2, the rear end side separator 95 first collides with the inner peripheral surface of the outer cylinder 144, that is, among the plurality of cross sections orthogonal to the axis O direction, the rear end side separator 95 is The cross section closest to the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 is selected from the cross sections along the direction of the axis O in FIG.
In this example, the rear end side separator 95 is straight in the direction of the axis O, but since the rear end side crimping portion 144s4 of the outer cylinder 144 is located on the innermost radial direction, the cross section at the rear end side crimping portion 144s4 is This is adopted for the second measurement section S2.

又、D2を第1の計測方向M1と平行な方向とする理由は、先端側セパレータ90と後端側セパレータ95とが連結されているために、センサ素子10が先端側セパレータ90に最初に衝突するD1の方向と、D2の方向を揃えることで、センサ素子10が先端側セパレータ90の内周面に計測方向M1にブレて接近した際、後端側セパレータ95が外筒144の内周面に先に接触してブレを吸収できるからである。
これに対し、仮にD2を計測方向M1と揃えない場合(例えば、M1と垂直な方向)、D1が計測方向M1に近接するのとD2が無関係であり、計測方向M1へのブレを有効に吸収できない。
The reason why D2 is set in the direction parallel to the first measurement direction M1 is that the front-end separator 90 and the rear-end separator 95 are connected, so that the sensor element 10 first collides with the front-end separator 90. By aligning the direction of D1 and the direction of D2, the rear end side separator 95 becomes the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 when the sensor element 10 moves close to the inner peripheral surface of the front end side separator 90 in the measurement direction M1. This is because blurring can be absorbed by contact with the tip first.
On the other hand, if D2 is not aligned with measurement direction M1 (for example, a direction perpendicular to M1), D2 is irrelevant if D1 is close to measurement direction M1, and effectively absorbs blurring in measurement direction M1. Can not.

又、先端側セパレータ90と後端側セパレータ95が同軸に配置される必要がある理由は以下による。
つまり、図8に示すように、先端側セパレータ90と後端側セパレータ95の軸心が大きくずれている場合、後端側セパレータ95と外筒144の軸心もずれ、仮にD2<D1を満たしても、後端側セパレータ95を挟んでD2と反対側に、セパレータ95と外筒144の間隔が大きく開いた寸法差Dmaxが生じる。
そうすると、後端側セパレータ95がD2を狭める向きに外筒144に近接したときは上述のようにしてブレを吸収できるものの、Dmaxを狭める向きに外筒144に近接したときには、Dmax>D1となるのでブレを有効に吸収できず、センサ素子10が先端側セパレータ90に先に衝突することを抑制できなくなるからである。
The reason why the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 need to be arranged coaxially is as follows.
That is, as shown in FIG. 8, when the axial centers of the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 are greatly displaced, the axial centers of the rear end side separator 95 and the outer cylinder 144 are also displaced, and temporarily satisfy D2 <D1. However, on the opposite side of D2 across the rear end side separator 95, a dimensional difference Dmax is generated in which the distance between the separator 95 and the outer cylinder 144 is wide.
Then, when the rear end side separator 95 approaches the outer cylinder 144 in the direction of narrowing D2, blur can be absorbed as described above, but when it approaches the outer cylinder 144 in the direction of narrowing Dmax, Dmax> D1. Therefore, the blur cannot be effectively absorbed, and the sensor element 10 cannot be prevented from colliding with the front end side separator 90 first.

なお、図7に示すように、第1の計測断面S1において、センサ素子10の外周面と先端側セパレータ90の内周面との寸法差をD3とし、第2の計測断面S2において、D3が計測される第2の計測方向と平行な方向に沿って、後端側セパレータ95の外周面と外筒144の内周面との最小の寸法差をD4としたとき、いずれの第2の計測方向においても、D4<D3を満たすとよい。
ここで、例えば、D3として図7の上下方向である第2の計測方向M31に沿って計測されたD31に対し、D4として第2の計測方向M31と平行な方向に沿ってD41が規定される。同様に、D3として図7の斜め方向である第2の計測方向M32に沿って計測されたD32に対し、D4として第2の計測方向M32と平行な方向に沿ってD42が規定される。
As shown in FIG. 7, in the first measurement cross section S1, the dimensional difference between the outer peripheral surface of the sensor element 10 and the inner peripheral surface of the front end side separator 90 is D3, and in the second measurement cross section S2, D3 is When the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the rear end side separator 95 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 is D4 along a direction parallel to the second measurement direction to be measured, any second measurement is performed. Also in the direction, D4 <D3 may be satisfied.
Here, for example, D41 is defined along the direction parallel to the second measurement direction M31 as D4 with respect to D31 measured along the second measurement direction M31 which is the vertical direction of FIG. 7 as D3. . Similarly, D42 is defined along the direction parallel to the second measurement direction M32 as D4 with respect to D32 measured along the second measurement direction M32 which is the oblique direction of FIG. 7 as D3.

このとき、D41<D31,かつD42<D32である。これを第1の計測断面S1におけるすべての第2の計測方向で満たせば、センサ素子10が先端側セパレータ90にどの第2の計測方向(つまり、径方向の360度すべての方向)で接近しても、後端側セパレータ95が外筒144の内周面に先に衝突して第2の計測方向のブレを吸収する。従って、センサ素子10が破損することをさらに抑制し、端子金具20,30との電気的接続の信頼性をさらに向上させることができる。   At this time, D41 <D31 and D42 <D32. If this is satisfied in all the second measurement directions in the first measurement cross section S1, the sensor element 10 approaches the leading end separator 90 in any second measurement direction (that is, in all directions of 360 degrees in the radial direction). However, the rear end side separator 95 collides first with the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 and absorbs the blur in the second measurement direction. Accordingly, the sensor element 10 can be further prevented from being damaged, and the reliability of electrical connection with the terminal fittings 20 and 30 can be further improved.

なお、図7において、後端側セパレータ95の各挿通孔95hが後端側端子金具40を包囲している。ここで、第2の計測断面S2において、後端側端子金具40と後端側セパレータ95(挿通孔95h)との最大距離をD5としたとき、D5<D1を満たすとよい。
D5<D1とすることで、D1が縮まってセンサ素子10が先端側セパレータ90に接近し、後端側セパレータ95もブレたときに、後端側端子金具40が後端側セパレータ95といっしょに動くので、後端側端子金具40の破損や変形を抑制できる。一方、D5>D1の場合、D1が縮まってセンサ素子10が先端側セパレータ90に接近し、後端側セパレータ95もブレたときに、後端側端子金具40が後端側セパレータ95内で慣性により反対方向にブレてしまい、後端側端子金具40が破損や変形するおそれがある。
In FIG. 7, each insertion hole 95 h of the rear end side separator 95 surrounds the rear end side terminal fitting 40. Here, in the second measurement cross section S2, when the maximum distance between the rear end side metal fitting 40 and the rear end side separator 95 (the insertion hole 95h) is D5, it is preferable to satisfy D5 <D1.
By setting D5 <D1, when D1 contracts, the sensor element 10 approaches the front end side separator 90, and the rear end side separator 95 also blurs, the rear end side terminal fitting 40 is moved together with the rear end side separator 95. Since it moves, damage and deformation of the rear end side terminal fitting 40 can be suppressed. On the other hand, in the case of D5> D1, when D1 contracts, the sensor element 10 approaches the front end side separator 90, and the rear end side separator 95 also blurs, the rear end side metal fitting 40 is inertial in the rear end side separator 95. May cause the rear end side metal fitting 40 to be damaged or deformed.

又、本発明は、後端側セパレータ95に対向する外筒144の外側に、防水性を有する通気フィルタ180が配置されている場合にさらに有効である。
上述のように、本発明は、後端側セパレータ95が外筒144に保持されなくても先端側セパレータ90の径方向のブレを吸収する。このため、通気フィルタ180と外筒144との間に、大気の流れを阻害する部材(例えば、後端側セパレータ95を外筒144に保持する保持金具や、外筒144を加締めて縮径させた加締め部)を介在させる必要がなく、ガスセンサ1内部への大気の導入を安定して行える。
Further, the present invention is more effective when a waterproof ventilation filter 180 is disposed outside the outer cylinder 144 facing the rear end side separator 95.
As described above, the present invention absorbs the radial blur of the front end side separator 90 even if the rear end side separator 95 is not held by the outer cylinder 144. For this reason, between the ventilation filter 180 and the outer cylinder 144, a member that obstructs the flow of air (for example, a holding metal fitting that holds the rear end side separator 95 on the outer cylinder 144 or a diameter reduction by caulking the outer cylinder 144) It is not necessary to interpose the crimped portion), and the atmosphere can be stably introduced into the gas sensor 1.

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。   It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but extends to various modifications and equivalents included in the spirit and scope of the present invention.

後端側セパレータは先端側セパレータに間接的に連結されてもよく、このような例としては、図9に示すように、1個の端子金具50の軸線O方向の異なる2か所にフランジ50f1、50f2を設け、フランジ50f1、50f2間を剛性のある筒状とする。そして、フランジ50f1にて先端側セパレータ90の後端向き面を保持し、フランジ50f2にて後端側セパレータ98の後端向き面を保持し、後端側セパレータ98と先端側セパレータ90とを軸線方向に隙間を設けて連結する形態が挙げられる。   The rear end side separator may be indirectly connected to the front end side separator. As an example, as shown in FIG. 9, the flange 50f1 is provided at two different locations in the direction of the axis O of one terminal fitting 50. , 50f2 is provided, and the space between the flanges 50f1 and 50f2 is a rigid cylinder. Then, the rear end facing surface of the front end side separator 90 is held by the flange 50f1, the rear end facing surface of the rear end side separator 98 is held by the flange 50f2, and the rear end side separator 98 and the front end side separator 90 are axially connected. There is a form in which a gap is provided in the direction for connection.

後端側セパレータと先端側セパレータの形状等は上記実施形態に限定されない。又、図8のように、1個の端子金具50が後端側セパレータと先端側セパレータとに配置されてもよい。
後端側セパレータに包囲される端子金具は、必ずしも後端側セパレータに保持されていなくてもよく、後端側セパレータの挿通孔に遊嵌(離間)していてもよい。
又、ガスセンサとしては、NOxセンサの他、酸素センサ、全領域ガスセンサが挙げられる。
The shapes and the like of the rear end side separator and the front end side separator are not limited to the above embodiment. Further, as shown in FIG. 8, one terminal fitting 50 may be disposed on the rear end side separator and the front end side separator.
The terminal fitting surrounded by the rear end side separator does not necessarily have to be held by the rear end side separator, and may be loosely fitted (separated) into the insertion hole of the rear end side separator.
Examples of the gas sensor include an NOx sensor, an oxygen sensor, and a full range gas sensor.

1 ガスセンサ
10 センサ素子
11a 電極部(電極パッド)
20、30 端子金具(先端側端子金具)
40 第2の端子金具(後端側端子金具)
50 1個の端子金具
90 先端側セパレータ
95,98 後端側セパレータ
138 主体金具
144 外筒
180 通気フィルタ
S1 第1の計測断面
S2 第2の計測断面
M1 第1の計測方向
M2,M3 第2の計測方向
O 軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas sensor 10 Sensor element 11a Electrode part (electrode pad)
20, 30 Terminal bracket (tip side terminal bracket)
40 Second terminal fitting (rear terminal fitting)
50 One terminal fitting 90 Front end side separator 95, 98 Rear end side separator 138 Main metal fitting 144 Outer cylinder 180 Ventilation filter S1 First measurement section S2 Second measurement section M1 First measurement direction M2, M3 Second Measuring direction O-axis

Claims (4)

軸線方向に延びる板状をなし、後端側の外表面に電極部を有するセンサ素子と、
前記センサ素子の周囲を取り囲んで前記センサ素子を保持する主体金具と、
前記電極部に電気的に接続される端子金具と、
前記端子金具を保持すると共に、前記センサ素子の後端側を囲む筒状の先端側セパレータと、
前記先端側セパレータの後端側に同軸に配置され、前記先端側セパレータと直接又は間接的に連結される後端側セパレータと、
前記主体金具の後端側に固定され、前記先端側セパレータ及び前記後端側セパレータを包囲する外筒と、
を備えたガスセンサであって、
前記先端側セパレータが前記外筒に弾性的に保持され、前記後端側セパレータが前記外筒に保持されず、
前記軸線方向に直交する第1の計測断面において、前記センサ素子の外周面と前記先端側セパレータの内周面との最小の寸法差をD1とし、
前記軸線方向に直交する第2の計測断面において、前記D1が計測される第1の計測方向と平行な方向に沿って、前記後端側セパレータの外周面と前記外筒の内周面との最小の寸法差をD2としたとき、
D2<D1を満たすことを特徴とするガスセンサ。
A sensor element having a plate shape extending in the axial direction and having an electrode portion on the outer surface on the rear end side;
A metal shell that surrounds the sensor element and holds the sensor element;
A terminal fitting electrically connected to the electrode portion;
A cylindrical tip side separator that holds the terminal fitting and surrounds the rear end side of the sensor element;
A rear end side separator that is coaxially disposed on the rear end side of the front end side separator and is directly or indirectly connected to the front end side separator;
An outer cylinder fixed to a rear end side of the metal shell and surrounding the front end side separator and the rear end side separator;
A gas sensor comprising:
The front end side separator is elastically held by the outer cylinder, the rear end side separator is not held by the outer cylinder,
In the first measurement cross section orthogonal to the axial direction, the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the front end side separator is D1,
In a second measurement cross section orthogonal to the axial direction, along the direction parallel to the first measurement direction in which the D1 is measured, the outer peripheral surface of the rear end side separator and the inner peripheral surface of the outer cylinder When the minimum dimensional difference is D2,
A gas sensor characterized by satisfying D2 <D1.
前記第1の計測断面において、前記センサ素子の外周面と前記先端側セパレータの内周面との寸法差をD3とし、
前記第2の計測断面において、前記D3が計測される第2の計測方向と平行な方向に沿って、前記後端側セパレータの外周面と前記外筒の内周面との最小の寸法差をD4としたとき、
いずれの前記第2の計測方向においても、D4<D3を満たすことを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。
In the first measurement cross section, D3 is a dimensional difference between the outer peripheral surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the tip side separator,
In the second measurement cross section, a minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the rear end side separator and the inner peripheral surface of the outer cylinder is along a direction parallel to the second measurement direction in which the D3 is measured. When D4
2. The gas sensor according to claim 1, wherein D4 <D3 is satisfied in any of the second measurement directions.
前記後端側セパレータは、前記端子金具、又は前記端子金具と前記軸線方向に連結する第2の端子金具を包囲し、
前記第2の計測断面において、前記端子金具又は前記第2の端子金具と前記後端側セパレータとの最大距離をD5としたとき、
D5<D1を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載のガスセンサ。
The rear end side separator surrounds the terminal fitting or the second terminal fitting connected to the terminal fitting in the axial direction,
In the second measurement cross section, when the maximum distance between the terminal fitting or the second terminal fitting and the rear end separator is D5,
The gas sensor according to claim 1, wherein D5 <D1 is satisfied.
前記後端側セパレータに対向する前記外筒の外側に、防水性を有する通気フィルタが配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のガスセンサ。   The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a waterproof ventilation filter is disposed outside the outer cylinder facing the rear-end separator.
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