JP2021025936A - センサ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】２つのセパレータにそれぞれ保持される２つの端子金具の嵌合部に隙間が生じることを簡易かつ確実に抑制することができるセンサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】センサ素子１０と、複数の端子金具と、端子金具を保持する筒状の先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５と、を備えたセンサであって、端子金具は、それぞれ先端側セパレータと後端側セパレータとに保持される先端側端子金具３０と後端側端子金具４０とからなり、先端側端子金具の後端側には、オス端子又はメス端子からなる第１接続部３３が設けられ、後端側端子金具の先端側には、第１接続部と嵌合される相手端子としてのオス端子又はメス端子からなる第２接続部４３が設けられ、複数の端子金具のすべてにおいて、第１接続部と第２接続部の一方の軸心Ｐ２は、相手の軸心Ｐ１に対してセンサ素子の径方向外側に偏芯し、第１接続部と第２接続部とが接触している。【選択図】図７
Description
本発明は、被検出ガスの濃度を検出するセンサ等のセンサ及びその製造方法に関する。
自動車等の排気ガス中の酸素やＮＯｘの濃度を検出するセンサとして、固体電解質を用いたセンサ素子を有するものが知られている。
この種のセンサとして、センサ素子の後端側外表面に複数の電極パッドを設け、この電極パッドのそれぞれに端子金具を電気的に接触させてセンサ素子からのセンサ出力信号を外部に取り出したり、センサ素子に積層されたヒータに給電するものが広く用いられている。そして、この端子金具として、オス型の端子部材をメス型の端子部材に嵌合し、その嵌合部を溶接したものも知られている（特許文献１）。各端子部材は、セラミック製の２つのセパレータにそれぞれ保持され、各セパレータは先後方向に連結している。
この種のセンサとして、センサ素子の後端側外表面に複数の電極パッドを設け、この電極パッドのそれぞれに端子金具を電気的に接触させてセンサ素子からのセンサ出力信号を外部に取り出したり、センサ素子に積層されたヒータに給電するものが広く用いられている。そして、この端子金具として、オス型の端子部材をメス型の端子部材に嵌合し、その嵌合部を溶接したものも知られている（特許文献１）。各端子部材は、セラミック製の２つのセパレータにそれぞれ保持され、各セパレータは先後方向に連結している。
ところで、オス型の端子部材とメス型の端子部材とを嵌合した際、両者に隙間ができると溶接ができなくなる一方、オス部材をメス部材に嵌合するためには、オス部材をメス部材より小径として両者に隙間が必要となる。
そこで、特許文献１の技術では、メス型の端子部材の内面側に、オス型の端子部材が挿入されたときにメス型の端子部材の内壁に押し付けるような片状の端子接触部を設けている。
しかしながら、端子部材に片状の端子接触部を設けると、端子の製造に余分な工程が必要になって生産性が低下するおそれがある。又、端子接触部のバネ力が不十分な場合や端子接触部が塑性変形した場合には、オス型の端子部材を押し付ける押圧力が十分でなくなり、両端子間に隙間が生じるおそれもある。
そこで、特許文献１の技術では、メス型の端子部材の内面側に、オス型の端子部材が挿入されたときにメス型の端子部材の内壁に押し付けるような片状の端子接触部を設けている。
しかしながら、端子部材に片状の端子接触部を設けると、端子の製造に余分な工程が必要になって生産性が低下するおそれがある。又、端子接触部のバネ力が不十分な場合や端子接触部が塑性変形した場合には、オス型の端子部材を押し付ける押圧力が十分でなくなり、両端子間に隙間が生じるおそれもある。
そこで、本発明は、２つのセパレータにそれぞれ保持される２つの端子金具の嵌合部に隙間が生じることを簡易かつ確実に抑制することができるセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明のセンサは、軸線方向に延びるセンサ素子と、前記センサ素子に電気的に接続される複数の端子金具と、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セパレータと、を備えたセンサであって、前記セパレータは、前記軸線方向のそれぞれ先端側と後端側に配置された先端側セパレータと後端側セパレータとからなり、前記端子金具は、それぞれ前記先端側セパレータと前記後端側セパレータとに保持される先端側端子金具と後端側端子金具とからなり、前記先端側端子金具の後端側には、オス端子又はメス端子からなる第１接続部が設けられ、前記後端側端子金具の先端側には、前記第１接続部と嵌合される相手端子としてのオス端子又はメス端子からなる第２接続部が設けられ、前記複数の端子金具のすべてにおいて、前記第１接続部と前記第２接続部の一方の軸心は、相手の軸心に対して前記センサ素子の径方向外側に偏芯し、前記第１接続部と前記第２接続部とが接触していることを特徴とする。
このセンサによれば、複数の端子金具のすべてにおいて、両接続部の一方の軸心が相手の軸心に対してセンサ素子の径方向外側に偏芯し、両者が接触しているので、両端子金具の嵌合部に隙間が生じることを簡易かつ確実に抑制することができる。その結果、両端子金具の接続信頼性が向上すると共に、端子金具同士を溶接する場合には溶接を確実にすることができる。
本発明のセンサにおいて、前記第１接続部と前記第２接続部の一方は前記オス端子であり、前記複数の端子金具のすべてにおいて、前記オス端子の軸心が相手の軸心に対して前記径方向外側に偏芯していてもよい。
このセンサによれば、第１接続部と第２接続部のうち、メス端子の内側のオス端子が径方向外側に寄るので、両接続部の接触部が必ず径方向外側に向く。従って、複数の端子金具が並んでも、それぞれ外側に接触部が向くので、接触部を溶接する際に他の端子金具に干渉することがなく、溶接が容易に行える。
このセンサによれば、第１接続部と第２接続部のうち、メス端子の内側のオス端子が径方向外側に寄るので、両接続部の接触部が必ず径方向外側に向く。従って、複数の端子金具が並んでも、それぞれ外側に接触部が向くので、接触部を溶接する際に他の端子金具に干渉することがなく、溶接が容易に行える。
本発明のセンサにおいて、前記第１接続部と前記第２接続部とは接触部にて溶接されていてもよい。
このセンサによれば、第１接続部と第２接続部との電気的接続が確実になり、両端子金具の接続信頼性が向上する。
このセンサによれば、第１接続部と第２接続部との電気的接続が確実になり、両端子金具の接続信頼性が向上する。
本発明のセンサにおいて、前記軸線方向から見て、前記センサ素子の重心を通り、かつ前記第１接続部と前記第２接続部を通らない所定の線分を引いたとき、前記第１接続部と前記第２接続部の一方の軸心のすべては、相手の軸心に対して前記線分から遠ざかるように偏芯していてもよい。
このセンサによれば、線分を引いたとき、両接続部の一方の軸心のすべてが相手の軸心に対して線分から遠ざかるように偏芯している。このため、線分を挟んでアーム等で接続部の一方を外側から把持して線分に向かって狭めれば、接続部の一方の軸心を他の軸心にほぼ一致させた状態で接続部の一方を他に容易に嵌挿できるので、生産性が向上する。
このセンサによれば、線分を引いたとき、両接続部の一方の軸心のすべてが相手の軸心に対して線分から遠ざかるように偏芯している。このため、線分を挟んでアーム等で接続部の一方を外側から把持して線分に向かって狭めれば、接続部の一方の軸心を他の軸心にほぼ一致させた状態で接続部の一方を他に容易に嵌挿できるので、生産性が向上する。
本発明のセンサの製造方法は、軸線方向に延びるセンサ素子と、前記センサ素子に電気的に接続される複数の端子金具と、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セパレータと、を備えたセンサの製造方法であって、前記セパレータは、前記軸線方向のそれぞれ先端側と後端側に配置された先端側セパレータと後端側セパレータとからなり、前記端子金具は、それぞれ前記先端側セパレータと前記後端側セパレータとに保持される先端側端子金具と後端側端子金具とからなり、前記先端側端子金具の後端側には、オス端子又はメス端子からなる第１接続部が設けられ、前記後端側端子金具の先端側には、前記第１接続部と嵌合される相手端子としてのオス端子又はメス端子からなる第２接続部が設けられ、前記先端側端子金具を前記先端側セパレータに挿入し、前記後端側端子金具を前記後端側セパレータに挿入する、端子挿入工程と、前記端子挿入工程の後において、前記先端側セパレータの後端側に前記後端側セパレータを組み付け、この際、前記第１接続部及び前記第２接続部の一方を他方に挿入することで、前記先端側端子金具と前記後端側端子金具とを組み付ける端子嵌合工程と、を少なくとも有し、前記端子嵌合工程の後において、前記先端側セパレータと前記後端側セパレータの軸心を合わせて見た場合に、前記複数の端子金具のすべてにおいて、前記第１接続部と前記第２接続部の一方の軸心は、相手の軸心に対して前記センサ素子の径方向外側に偏芯し、前記第１接続部と前記第２接続部とが接触していることを特徴とする。
本発明のセンサの製造方法において、前記端子挿入工程の後で、前記端子嵌合工程の前において、前記先端側セパレータと前記後端側セパレータの軸心を合わせて見た場合に、前記複数の端子金具のすべてにおいて、前記第１接続部と前記第２接続部の一方の軸心は、相手の軸心に対して前記センサ素子の径方向外側に偏芯していてもよい。
本発明のセンサの製造方法において、前記端子嵌合工程において、前記第１接続部と前記第２接続部の軸心がそれぞれ一致するよう、前記第１接続部と前記第２接続部のうち少なくとも一方を移動させた後に、前記第１接続部と前記第２接続部の一方を他方に挿入してもよい。
この発明によれば、２つのセパレータにそれぞれ保持される２つの端子金具の嵌合部に隙間が生じることを簡易かつ確実に抑制することができるセンサが得られる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るセンサ（酸素センサ）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３０を先端側セパレータ９０に保持する工程図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿う断面で、先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５の組み付けを示す工程図、図５は先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５の組み付けを示す斜視図を示す。
このセンサ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酸素センサである。
図１は本発明の実施形態に係るセンサ（酸素センサ）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３０を先端側セパレータ９０に保持する工程図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿う断面で、先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５の組み付けを示す工程図、図５は先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５の組み付けを示す斜視図を示す。
このセンサ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酸素センサである。
図１において、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（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に保持される４個の先端側端子金具３０（図１では、２個のみを図示）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４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。
又、後述するように、後端側セパレータ９５は、先端側セパレータ９０の後端側に接して配置され、互いに接続されている。
先端側端子金具３０と、後端側端子金具４０とはそれぞれ先端側と後端側に配置されて互いに接続されている。
又、後述するように、後端側セパレータ９５は、先端側セパレータ９０の後端側に接して配置され、互いに接続されている。
先端側端子金具３０と、後端側端子金具４０とはそれぞれ先端側と後端側に配置されて互いに接続されている。
図２に示すように、センサ素子１０の後端側の両面に電極パッド１１ａがそれぞれ幅方向に２つ並んでいる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、ゴム製のグロメット１７０が配置されている。
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、ゴム製のグロメット１７０が配置されている。
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。
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。
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。
図３に示すように、先端側セパレータ９０の中心には軸線方向に貫通する矩形の素子孔９０ｈが形成され、素子孔９０ｈを径方向外側の４隅から囲むように４つの溝部９０ｃが形成されている。そして、溝部９０ｃに後端側から先端側端子金具３０が挿通されると（図３（ａ））、先端側端子金具３０が先端側セパレータ９０内に保持される（図３（ｂ））。
このようにして、素子孔９０ｈがセンサ素子１０の後端側を囲み、各溝部９０ｃに保持された各先端側端子金具３０が素子孔９０ｈに臨んでセンサ素子１０の後端側の外表面に対向し、センサ素子１０の外表面に形成された電極パッド１１ａ（図１参照）に接して電気的に接続する。
このようにして、素子孔９０ｈがセンサ素子１０の後端側を囲み、各溝部９０ｃに保持された各先端側端子金具３０が素子孔９０ｈに臨んでセンサ素子１０の後端側の外表面に対向し、センサ素子１０の外表面に形成された電極パッド１１ａ（図１参照）に接して電気的に接続する。
図３に示すように、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の先端側に繋がる断面Ｌ字状の本体部３５と、本体部３５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。本体部３５は溝部９０ｃに挿通されて保持される。弾性部３２は、電極パッド１１ａに弾性的に接続する。なお、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る。
そして、先端側端子金具３０が先端側セパレータ９０内に保持された状態で、接続部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））。
そして、先端側端子金具３０が先端側セパレータ９０内に保持された状態で、接続部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））。
一方、図４（ａ）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、後端側にリード線１４６に接続される圧着端子部４７と、圧着端子部４７の先端側の断面Ｃ字状の円筒状の径大部４５と、径大部４５の先端側に繋がる断面Ｃ字状の円筒状の先端部４３と、を一体に備えている。
先端側端子金具３０及び後端側端子金具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。
そして、後端側セパレータ９５は周方向に並ぶ４個の挿通孔９５ｈを有する円筒状をなし、この挿通孔に後端側端子金具４０が挿通されて保持される（図４（ａ））。
このとき、後端側端子金具４０の先端部４３の先端側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。
接続部３３、先端部４３がそれぞれ特許請求の範囲の「第１接続部」、「第２接続部」に相当する。又、本例では、接続部３３、先端部４３がそれぞれメス端子、オス端子である。
先端側端子金具３０及び後端側端子金具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。
そして、後端側セパレータ９５は周方向に並ぶ４個の挿通孔９５ｈを有する円筒状をなし、この挿通孔に後端側端子金具４０が挿通されて保持される（図４（ａ））。
このとき、後端側端子金具４０の先端部４３の先端側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。
接続部３３、先端部４３がそれぞれ特許請求の範囲の「第１接続部」、「第２接続部」に相当する。又、本例では、接続部３３、先端部４３がそれぞれメス端子、オス端子である。
そして、図３に示すように、先端側セパレータ９０の後端向き面には、２つの凹部９０ｒ１が形成されている。
又、図４に示すように、後端側セパレータ９５の先端向き面の外周側には、センサ素子１０の幅方向に沿って突出する２つの凸部９５ｐが形成されている。
又、図４に示すように、後端側セパレータ９５の先端向き面の外周側には、センサ素子１０の幅方向に沿って突出する２つの凸部９５ｐが形成されている。
そして、図５（ａ）に示すように、この状態で、軸線Ｏ方向に先端側セパレータ９０の後端側に後端側セパレータ９５を配置し、先端側セパレータ９０の凹部９０ｒ１に後端側セパレータ９５の凸部９５ｐを係合させ、図１の保持部材１６９とグロメット１７０との間に、先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５を挟んで保持することで、先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５とが互いに接続される（図４（ｂ）、図５（ｂ））。
又、このとき、先端側セパレータ９０の後端側に突出した先端側端子金具３０の断面Ｃ字の円筒状の接続部３３に、後端側セパレータ９５の先端側に突出した後端側端子金具４０の先端部４３が嵌挿され、両端子金具が電気的に接続されるようになっている。この場合、先端側端子金具３０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。
なお、図４（ｂ）に示すように、両端子金具３０，４０の接続部分が溶接部Ｗにて溶接されている。溶接は例えばスポット溶接、レーザ溶接を行うことができる。
又、このとき、先端側セパレータ９０の後端側に突出した先端側端子金具３０の断面Ｃ字の円筒状の接続部３３に、後端側セパレータ９５の先端側に突出した後端側端子金具４０の先端部４３が嵌挿され、両端子金具が電気的に接続されるようになっている。この場合、先端側端子金具３０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。
なお、図４（ｂ）に示すように、両端子金具３０，４０の接続部分が溶接部Ｗにて溶接されている。溶接は例えばスポット溶接、レーザ溶接を行うことができる。
次に、図６、図７を参照し、本発明の特徴部分について説明する。
図６に示すように、軸線Ｏ方向の後端側から見たとき、複数の端子金具３０，４０の４つ（すべて）の先端部４３及び相手の接続部３３につき、右下の組み合わせに符号「ａ」を付し、反時計回りに左下、左上、右上の組み合わせにそれぞれ符号「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」を付す。
このとき、図７に示すように、先端部４３ａの軸心Ｐ２は、相手の接続部３３ａの軸心Ｐ１に対してセンサ素子１０の径方向外側（図７の下方）に偏芯し、先端部４３ａの外面が接続部３３ａの内面に接触部Ｃにて接触している。
同様に、図６に示すように、先端部４３ｂの軸心も相手の接続部３３ｂの軸心に対してセンサ素子１０の径方向外側（図７の下方）に偏芯し、両者が接触している。又、先端部４３ｃの軸心も相手の接続部３３ｃの軸心に対してセンサ素子１０の径方向外側（図７の上方）に偏芯し、両者が接触し、先端部４３ｄの軸心も相手の接続部３３ｄの軸心に対してセンサ素子１０の径方向外側（図７の上方）に偏芯し、両者が接触している。
図６に示すように、軸線Ｏ方向の後端側から見たとき、複数の端子金具３０，４０の４つ（すべて）の先端部４３及び相手の接続部３３につき、右下の組み合わせに符号「ａ」を付し、反時計回りに左下、左上、右上の組み合わせにそれぞれ符号「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」を付す。
このとき、図７に示すように、先端部４３ａの軸心Ｐ２は、相手の接続部３３ａの軸心Ｐ１に対してセンサ素子１０の径方向外側（図７の下方）に偏芯し、先端部４３ａの外面が接続部３３ａの内面に接触部Ｃにて接触している。
同様に、図６に示すように、先端部４３ｂの軸心も相手の接続部３３ｂの軸心に対してセンサ素子１０の径方向外側（図７の下方）に偏芯し、両者が接触している。又、先端部４３ｃの軸心も相手の接続部３３ｃの軸心に対してセンサ素子１０の径方向外側（図７の上方）に偏芯し、両者が接触し、先端部４３ｄの軸心も相手の接続部３３ｄの軸心に対してセンサ素子１０の径方向外側（図７の上方）に偏芯し、両者が接触している。
このように、複数の端子金具３０，４０のすべてにおいて、先端部４３の軸心が相手の接続部３３の軸心に対してセンサ素子１０の径方向外側に偏芯し、両者が接触しているので、両端子金具３０，４０の嵌合部に隙間が生じることを簡易かつ確実に抑制することができる。その結果、両端子金具３０，４０の接続信頼性が向上すると共に、端子金具３０，４０同士を溶接する場合には溶接を確実にすることができる。
又、本実施形態では、オス端子である先端部４３の軸心が相手の接続部３３の軸心に対してセンサ素子１０の径方向外側に偏芯している。このようにすると、メス端子である接続部３３の内側のオス端子である先端部４３が径方向外側に寄るので、図４（ｂ）に示すように接触部Ｃが必ず径方向外側に向く。従って、複数の端子金具３０，４０が並んでも、それぞれ外側に接触部Ｃが向くので、接触部Ｃを溶接する際に他の端子金具３０，４０に干渉することがなく、溶接が容易に行える。
これに対し、図８に示すように、メス端子である接続部３３として、図６と同じ位置関係にある接続部３３ａの軸心Ｐ１が相手の先端部４３の軸心Ｐ２に対してセンサ素子１０の径方向外側に偏芯している場合、接触部Ｃがセンサ素子１０の径方向内側を向いてしまう。これは他の接続部３３についても同様であり、各端子金具３０，４０の接触部Ｃを溶接する際に、それぞれ内側部分を溶接する必要が生じ、他の端子金具３０，４０に干渉して溶接が困難になる場合がある。
これに対し、図８に示すように、メス端子である接続部３３として、図６と同じ位置関係にある接続部３３ａの軸心Ｐ１が相手の先端部４３の軸心Ｐ２に対してセンサ素子１０の径方向外側に偏芯している場合、接触部Ｃがセンサ素子１０の径方向内側を向いてしまう。これは他の接続部３３についても同様であり、各端子金具３０，４０の接触部Ｃを溶接する際に、それぞれ内側部分を溶接する必要が生じ、他の端子金具３０，４０に干渉して溶接が困難になる場合がある。
又、本実施形態では、図６に示すように、軸線Ｏ方向から見て、センサ素子１０の重心Ｇを通り、かつすべての先端部４３及び接続部３３を通らない水平方向の線分ＬＳを引いたとき、先端部４３の軸心のすべては、相手の接続部３３の軸心に対して線分ＬＳから遠ざかるように偏芯している。
具体的には、先端部４３ａ、４３ｂの軸心は、相手の接続部３３ａ、３３ｂの軸心に対して、それぞれ線分ＬＳより下方にある。一方、先端部４３ｃ、４３ｄの軸心は、相手の接続部３３ｃ、３３ｄの軸心に対して、それぞれ線分ＬＳより上方にある。これにより、線分ＬＳを挟んで各先端部４３ａ〜４３ｄの軸心は相手の接続部３３ａ〜３３ｄの軸心に対して、上下に遠ざかるようになる。
具体的には、先端部４３ａ、４３ｂの軸心は、相手の接続部３３ａ、３３ｂの軸心に対して、それぞれ線分ＬＳより下方にある。一方、先端部４３ｃ、４３ｄの軸心は、相手の接続部３３ｃ、３３ｄの軸心に対して、それぞれ線分ＬＳより上方にある。これにより、線分ＬＳを挟んで各先端部４３ａ〜４３ｄの軸心は相手の接続部３３ａ〜３３ｄの軸心に対して、上下に遠ざかるようになる。
このようにすると、図９（ａ）に示すように、線分ＬＳの上下から所定のアーム２００等で各先端部４３ａ〜４３ｄを外側から把持し、線分ＬＳに向かって狭めるように押圧することで、各先端部４３ａ〜４３ｄが線分ＬＳに近付くように移動する。具体的には、各先端部４３ａ〜４３ｄは、押圧前の破線の位置から実線の位置へ弾性的に撓む。
そして、この状態で、図９（ｂ）に示すように、各先端部４３ａ〜４３ｄを含む後端側セパレータ９５を先端側セパレータ９０の後端側に配置し、各先端部４３ａ〜４３ｄをそれぞれ相手の接続部３３ａ〜３３ｄに嵌挿すると、両者の軸心Ｐ１，Ｐ２が合うので、各先端部４３ａ〜４３ｄをそれぞれ相手の接続部３３ａ〜３３ｄに容易に嵌挿できる。
そして、図９（ｃ）に示すように、アーム２００を取り外すと、各先端部４３ａ〜４３ｄが、それぞれ相手の接続部３３ａ〜３３ｄの中で線分ＬＳから遠ざかるように弾性的に戻る。このとき、各先端部４３ａ〜４３ｄの軸心Ｐ２が相手の接続部３３ａ〜３３ｄの軸心Ｐ１に対してセンサ素子１０の径方向外側に偏芯し、両者が接触部Ｃで接触するようになる。
そして、この状態で、図９（ｂ）に示すように、各先端部４３ａ〜４３ｄを含む後端側セパレータ９５を先端側セパレータ９０の後端側に配置し、各先端部４３ａ〜４３ｄをそれぞれ相手の接続部３３ａ〜３３ｄに嵌挿すると、両者の軸心Ｐ１，Ｐ２が合うので、各先端部４３ａ〜４３ｄをそれぞれ相手の接続部３３ａ〜３３ｄに容易に嵌挿できる。
そして、図９（ｃ）に示すように、アーム２００を取り外すと、各先端部４３ａ〜４３ｄが、それぞれ相手の接続部３３ａ〜３３ｄの中で線分ＬＳから遠ざかるように弾性的に戻る。このとき、各先端部４３ａ〜４３ｄの軸心Ｐ２が相手の接続部３３ａ〜３３ｄの軸心Ｐ１に対してセンサ素子１０の径方向外側に偏芯し、両者が接触部Ｃで接触するようになる。
つまり、線分ＬＳを引いたとき、先端部４３の軸心のすべてが相手の接続部３３の軸心に対して線分ＬＳから遠ざかるように偏芯している。このため、線分ＬＳを挟んでアーム２００等で各先端部４３を外側から把持して線分ＬＳに向かって狭めれば、先端部４３の軸心を接続部３３の軸心にほぼ一致させた状態で先端部４３を接続部３３に容易に嵌挿できるので、生産性が向上する。
本発明の実施形態に係るセンサの製造方法は、先端側端子金具３０を先端側セパレータに９０挿入し、後端側端子金具４０を後端側セパレータ９５に挿入する、端子挿入工程と、端子挿入工程の後において、先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５の軸心を合わせた状態で、先端側セパレータ９０の後端側に後端側セパレータ９５を組み付け、この際、先端部４３を接続部３３に挿入することで、先端側端子金具３０と後端側端子金具４０とを組み付ける端子嵌合工程と、を少なくとも有する。
そして、本発明の実施形態に係るセンサの製造方法においては、端子嵌合工程の後において、先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５の軸心を合わせて見た場合に、複数の端子金具３０，４０のすべてにおいて、先端部４３の軸心は、相手の接続部３３の軸心に対してセンサ素子１０の径方向外側に偏芯している。
これにより、軸心が相手の接続部３３に対して偏芯した先端部４３を接続部３３に挿入（嵌挿）すると、上述のように偏芯した先端部４３が接続部３３に接触部Ｃで接触し、端子金具３０，４０の嵌合部に隙間が生じることを簡易かつ確実に抑制することができる。
これにより、軸心が相手の接続部３３に対して偏芯した先端部４３を接続部３３に挿入（嵌挿）すると、上述のように偏芯した先端部４３が接続部３３に接触部Ｃで接触し、端子金具３０，４０の嵌合部に隙間が生じることを簡易かつ確実に抑制することができる。
又、本発明の実施形態に係るセンサの製造方法においては、端子挿入工程の後で、端子嵌合工程の前において、先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５の軸心を合わせて見た場合であっても、複数の端子金具３０，４０のすべてにおいて、先端部４３の軸心は、相手の接続部３３の軸心に対してセンサ素子１０の径方向外側に偏芯している。
これにより、図９に示すように、予め先端部４３の軸心が特定方向（本例では径方向外側）に偏心しているので、端子嵌合工程を行う際に、先端部４３をアーム２００等で一定方向に押圧（本例では径方向内側に向かって）するだけで、先端部４３を接続部３３に容易に挿入でき、又、先端部４３が一定方向に向くので、アーム２００の押圧量を例えばすべて＋方向にすればよく、押圧量の調整や、生産設備の設計も容易になる。
これに対し、端子嵌合工程の前の状態で、先端部４３の軸心が接続部３３に対してバラバラの方向（例えば、一部の先端部４３の軸心が径方向外側、他の先端部４３の軸心が径方向内側）であると、アーム２００で一部の先端部４３を押圧し、他の先端部４３を逆方向に引く作業が必要になる。そして、アーム２００も押圧させたり後退させたりで押圧（後退）量が一定にならない。また、位置合わせに必要な端子の移動量に対するアーム２００の移動量のばらつきの影響が大きくなるため、アーム２００の移動量精度の調整が困難になる。
これにより、図９に示すように、予め先端部４３の軸心が特定方向（本例では径方向外側）に偏心しているので、端子嵌合工程を行う際に、先端部４３をアーム２００等で一定方向に押圧（本例では径方向内側に向かって）するだけで、先端部４３を接続部３３に容易に挿入でき、又、先端部４３が一定方向に向くので、アーム２００の押圧量を例えばすべて＋方向にすればよく、押圧量の調整や、生産設備の設計も容易になる。
これに対し、端子嵌合工程の前の状態で、先端部４３の軸心が接続部３３に対してバラバラの方向（例えば、一部の先端部４３の軸心が径方向外側、他の先端部４３の軸心が径方向内側）であると、アーム２００で一部の先端部４３を押圧し、他の先端部４３を逆方向に引く作業が必要になる。そして、アーム２００も押圧させたり後退させたりで押圧（後退）量が一定にならない。また、位置合わせに必要な端子の移動量に対するアーム２００の移動量のばらつきの影響が大きくなるため、アーム２００の移動量精度の調整が困難になる。
又、本発明の実施形態に係るセンサの製造方法においては、図９に示すように、端子嵌合工程において、先端部４３と接続部３３の軸心Ｐ１，Ｐ２がそれぞれ一致するよう、先端部４３を移動（図９（ａ）の押圧前の破線の位置から実線の位置へ移動）させた後に、先端部４３を接続部３３に挿入してもよい。
これにより、上述のように、先端部４３の軸心を接続部３３の軸心にほぼ一致させた状態で先端部４３を接続部３３に容易に嵌挿できるので、生産性が向上する。
これにより、上述のように、先端部４３の軸心を接続部３３の軸心にほぼ一致させた状態で先端部４３を接続部３３に容易に嵌挿できるので、生産性が向上する。
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。
各端子金具やセパレータの形状等は上記実施形態に限定されない。
後端側端子金具と、先端側端子金具との接続（連結）構造は上記に限られず、例えば先端側端子金具の後端側を雄ピン形状として、この雄ピンを後端側端子金具の先端側の筒状部に嵌挿するようにしてもよい。
先端側端子金具の後端側や後端側端子金具の先端側を筒状にする場合、円筒に限らず、四角筒等の角筒でもよい。又、筒は完全に閉じられずに、筒の少なくとも一部（例えばＣ字）であってもよい。又、先端側端子金具又は後端側端子金具の一方の筒を、円柱又はその一部をなす形態としてもよい。
後端側端子金具と、先端側端子金具とは嵌合されていればよく、溶接は必須ではない。
後端側端子金具と、先端側端子金具との接続（連結）構造は上記に限られず、例えば先端側端子金具の後端側を雄ピン形状として、この雄ピンを後端側端子金具の先端側の筒状部に嵌挿するようにしてもよい。
先端側端子金具の後端側や後端側端子金具の先端側を筒状にする場合、円筒に限らず、四角筒等の角筒でもよい。又、筒は完全に閉じられずに、筒の少なくとも一部（例えばＣ字）であってもよい。又、先端側端子金具又は後端側端子金具の一方の筒を、円柱又はその一部をなす形態としてもよい。
後端側端子金具と、先端側端子金具とは嵌合されていればよく、溶接は必須ではない。
又、センサとしては特に限定されず、ガスセンサの他、温度センサ、水質センサでもよい。ガスセンサとしては酸素センサの他、例えばＮＯｘセンサ、全領域センサが挙げられる。
１ センサ（ガスセンサ）
１０ センサ素子
３０ 先端側端子金具
３３ 第１接続部（接続部）
４０ 後端側端子金具
４３ 第２接続部（先端部）
９０ セパレータ（先端側セパレータ）
９５ セパレータ（後端側セパレータ）
Ｏ 軸線
Ｐ１ 第１接続部（接続部）の軸心
Ｐ２ 第２接続部（先端部）の軸心
Ｃ 接触部
Ｇ センサ素子の重心
ＬＳ 線分
１０ センサ素子
３０ 先端側端子金具
３３ 第１接続部（接続部）
４０ 後端側端子金具
４３ 第２接続部（先端部）
９０ セパレータ（先端側セパレータ）
９５ セパレータ（後端側セパレータ）
Ｏ 軸線
Ｐ１ 第１接続部（接続部）の軸心
Ｐ２ 第２接続部（先端部）の軸心
Ｃ 接触部
Ｇ センサ素子の重心
ＬＳ 線分
Claims (7)
- 軸線方向に延びるセンサ素子と、
前記センサ素子に電気的に接続される複数の端子金具と、
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セパレータと、を備えたセンサであって、
前記セパレータは、前記軸線方向のそれぞれ先端側と後端側に配置された先端側セパレータと後端側セパレータとからなり、
前記端子金具は、それぞれ前記先端側セパレータと前記後端側セパレータとに保持される先端側端子金具と後端側端子金具とからなり、
前記先端側端子金具の後端側には、オス端子又はメス端子からなる第１接続部が設けられ、
前記後端側端子金具の先端側には、前記第１接続部と嵌合される相手端子としてのオス端子又はメス端子からなる第２接続部が設けられ、
前記複数の端子金具のすべてにおいて、前記第１接続部と前記第２接続部の一方の軸心は、相手の軸心に対して前記センサ素子の径方向外側に偏芯し、前記第１接続部と前記第２接続部とが接触していることを特徴とするセンサ。 - 前記第１接続部と前記第２接続部の一方は前記オス端子であり、前記複数の端子金具のすべてにおいて、前記オス端子の軸心が相手の軸心に対して前記径方向外側に偏芯していることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
- 前記第１接続部と前記第２接続部とは接触部にて溶接されていることを特徴とする請求項２に記載のセンサ。
- 前記軸線方向から見て、前記センサ素子の重心を通り、かつ前記第１接続部と前記第２接続部を通らない所定の線分を引いたとき、前記第１接続部と前記第２接続部の一方の軸心のすべては、相手の軸心に対して前記線分から遠ざかるように偏芯し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センサ。
- 軸線方向に延びるセンサ素子と、
前記センサ素子に電気的に接続される複数の端子金具と、
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セパレータと、を備えたセンサの製造方法であって、
前記セパレータは、前記軸線方向のそれぞれ先端側と後端側に配置された先端側セパレータと後端側セパレータとからなり、
前記端子金具は、それぞれ前記先端側セパレータと前記後端側セパレータとに保持される先端側端子金具と後端側端子金具とからなり、
前記先端側端子金具の後端側には、オス端子又はメス端子からなる第１接続部が設けられ、
前記後端側端子金具の先端側には、前記第１接続部と嵌合される相手端子としてのオス端子又はメス端子からなる第２接続部が設けられ、
前記先端側端子金具を前記先端側セパレータに挿入し、前記後端側端子金具を前記後端側セパレータに挿入する、端子挿入工程と、
前記端子挿入工程の後において、前記先端側セパレータの後端側に前記後端側セパレータを組み付け、この際、前記第１接続部及び前記第２接続部の一方を他方に挿入することで、前記先端側端子金具と前記後端側端子金具とを組み付ける端子嵌合工程と、を少なくとも有し、
前記端子嵌合工程の後において、前記先端側セパレータと前記後端側セパレータの軸心を合わせて見た場合に、前記複数の端子金具のすべてにおいて、前記第１接続部と前記第２接続部の一方の軸心は、相手の軸心に対して前記センサ素子の径方向外側に偏芯し、前記第１接続部と前記第２接続部とが接触していることを特徴とするセンサの製造方法。 - 前記端子挿入工程の後で、前記端子嵌合工程の前において、前記先端側セパレータと前記後端側セパレータの軸心を合わせて見た場合に、前記複数の端子金具のすべてにおいて、前記第１接続部と前記第２接続部の一方の軸心は、相手の軸心に対して前記センサ素子の径方向外側に偏芯していることを特徴とする請求項５に記載のセンサの製造方法。
- 前記端子嵌合工程において、前記第１接続部と前記第２接続部の軸心がそれぞれ一致するよう、前記第１接続部と前記第２接続部のうち少なくとも一方を移動させた後に、前記第１接続部と前記第２接続部の一方を他方に挿入することを特徴とする請求項５又は６に記載のセンサの製造方法。
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