JP3655522B2 - 酸素センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば内燃機関の排気ガスなど、被測定ガス中の酸素を検出するための酸素センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような酸素センサの一形態として、先端部が閉じた中空軸状をなし、内外面にそれぞれ電極層を有する酸素検出素子を備えたものが知られている。このようなタイプの酸素センサでは、基準ガスとしての大気を酸素検出素子の内面（内部電極層）に導入する一方、酸素検出素子の外面（外部電極層）には排気ガスが接触し、その結果酸素検出素子には、その内外面の酸素濃度差に応じて酸素濃淡電池起電力が生じる。そして、この酸素濃淡電池起電力を、排気ガス中の酸素濃度の検出信号として内外電極層からリード線等を介して取り出すことにより、排気ガス中の酸素濃度を検出できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかるタイプの酸素センサは、エンジン始動直後など排気ガス温度が低いときに、固体電解質部材で構成された酸素検出素子の活性が充分でなく、測定可能な起電力を取り出せるまでにかなりの時間を要する。そこで、発熱部を有する軸状の発熱体を酸素検出素子の中空部に挿入し、エンジン始動時に酸素検出素子を加熱して活性化させることにより、有害成分の発生が比較的多い始動時に素早く測定出力（起電力）を立ち上げるようにしている。
【０００４】
ところで、発熱体で発生する熱量を効率よく酸素検出素子に伝達し、酸素検出素子の立ち上がりをより活性化するため、発熱体の発熱部を酸素検出素子の中空部内壁面に接触させるようにして酸素センサが構成されることがある。かかる構成の酸素センサにあっては、酸素検出素子の中空部に挿入され、酸素検出素子の内面に形成された内部電極層と電気的に導通する端子金具に、発熱体の周囲を把持するための、略Ｃ字状断面をした把持部（把持手段）を一つあるいは複数設け、この把持部に発熱体を組み付け把持した上で、発熱体の先端部が酸素検出素子の中空部内壁面に接触するように設けている。そして、発熱体を強固に把持し、かつ発熱体の先端部が酸素検出素子の中空部内壁面から離れないように、把持部を含めた端子金具に曲げ加工を加える等の設計上複雑な形状を要したり、発熱体を端子金具に予め組み付けておくための治具等を要したりして、コストアップの要因となっている。
【０００５】
本発明の課題は、端子金具に特別な発熱体把持手段を要せず、組立も簡単なセンサ構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、第一番目の発明にかかる酸素センサは、先端部が閉じた中空軸状をなし、その中空部の内外面にそれぞれ電極層を有する酸素検出素子と、前記酸素検出素子の中空部に配置され、該酸素検出素子を加熱する軸状の発熱体と、前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、該酸素検出素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に固定される固定部を有するとともに前記発熱体を把持しない端子金具とを備え、該端子金具には、前記発熱体を把持せず、かつ前記発熱体の挿入に伴い弾性的に押し広げられ、その弾性復元力により前記発熱体を前記酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に押圧する押圧部が少なくとも一箇所以上設けられ、前記発熱体は、端子金具とは別体に形成された保持手段にて保持されるとともに、前記押圧部により少なくともその一部が前記酸素検出素子の中空部内壁面に接触していることを特徴とする。
【０００７】
上記第一発明によれば、発熱体を酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に押圧する作用を有する押圧部を端子金具に形成し、発熱体を保持する作用を有する保持手段を端子金具とは別体に形成する（すなわち、端子金具とは独立して構成する）ことになる。これにより、端子金具に特別な発熱体把持手段を要せずに、発熱体の少なくとも一部を酸素検出素子の中空部内壁面に接触させることができ、さらには発熱体を端子金具に予め組み付けておくための治具等をなくして、コストダウンを図ることができる。
【０００８】
なお、ここで「接触」の文言には、代表例として、発熱体先端部に形成される発熱部の表面が酸素検出素子の中空部内壁面に側方から押し付けられる、いわゆる横当て接触方式について、次の三態様を考慮する。
（１）まず、発熱部表面の前端部のみが中空部内壁面に接触する状態（いわゆる点接触、又はそれに近い状態）が考えられる。この状態は、例えば発熱体の中心軸線と酸素検出素子の中空部の中心軸線が交わる関係にあるときに現れ、このとき発熱体の発熱部近傍において、発熱体の中心軸線が酸素検出素子の中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。
（２）次に、発熱体の発熱部表面が酸素検出素子の中空部内壁面に沿うように比較的長い距離で接触する状態（いわゆる線接触、又はそれに近い状態）が考えられる。この状態は、例えば発熱体の中心軸線が酸素検出素子の中空部の中心軸線に対して概ね平行となっている関係にあるときに現れ、このとき発熱体の中心軸線が酸素検出素子の中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。
（３）さらに、発熱体表面が酸素検出素子の中空部内壁面に沿うようにほぼ全長で接触する状態（いわゆる全接触、又はそれに近い状態）が考えられる。この状態は、例えば発熱体の中心軸線が酸素検出素子の中空部の中心軸線に対して先端部側ほど寄っていく関係にあるときに現れ、このとき発熱体の中心軸線が酸素検出素子の中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。
第一番目の発明においては、点接触、線接触及び全接触すべての状態の横当て接触方式が当てはまる。
【０００９】
また、第三発明は、先端部が閉じた中空軸状をなし、その中空部の内外面にそれぞれ電極層を有する酸素検出素子と、前記酸素検出素子の中空部に配置され、該酸素検出素子を加熱する軸状の発熱体と、前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、該酸素検出素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に固定される固定部を有する端子金具とを備え、該端子金具には、前記発熱体を把持せず、かつ前記発熱体の挿入に伴い弾性的に押し広げられ、その弾性復元力により前記発熱体を前記酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に押圧する押圧部が少なくとも一箇所以上設けられ、前記発熱体は、端子金具とは別体に形成された保持手段にて保持されるとともに、前記押圧部により少なくともその一部が前記酸素検出素子の中空部内壁面に接触するものであり、さらに、
発熱体を保持する作用を有する保持手段が端子金具とは独立した形態で構成されており、具体的には、内側に酸素検出素子を収容する筒状の外筒と、端子金具に接続され、酸素検出素子の出力を外部へ取り出すためのリード線と、内部にリード線が挿通される軸状のリード線挿通孔を有し、外筒の後端開口部に内嵌されることにより、外筒の開口部内壁とリード線との間をシールするグロメットとを備え、保持手段が、グロメットのリード線挿通孔に位置するリード線と、グロメットとの間の摩擦力にて構成されることを特徴とする。これにより、グロメット及びリード線を保持手段として有効利用して発熱体の保持が図れるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、第二番目の発明にかかる酸素センサは、先端部が閉じた中空軸状をなし、その中空部の内外面にそれぞれ電極層を有する酸素検出素子と、前記酸素検出素子の中空部に配置され、該酸素検出素子を加熱する軸状の発熱体と、前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、該酸素検出素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に固定される固定部を有するとともに前記発熱体を把持しない端子金具とを備え、該端子金具には、前記発熱体を把持せず、かつ前記発熱体の挿入に伴い弾性的に押し広げられ、その弾性復元力により前記発熱体を前記酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に押圧する押圧部が少なくとも一箇所以上設けられ、前記発熱体は、前記押圧部により前記酸素検出素子の中空部内壁面に沿うように接触していることを特徴とする。
【００１１】
上記第二発明によれば、端子金具に特別な発熱体把持手段を設けることなく、端子金具に形成される押圧部にて発熱体を押圧することで、その発熱体が酸素検出素子の中空部内壁面に沿うように直接接触するので、発熱体からの発生熱が酸素検出素子へ効率よく伝達される。
【００１２】
また、本発明において、端子金具に設けられて発熱体を押圧する機能を有する押圧部が軸線方向に離れた形態で少なくとも二箇所に形成される場合には、振動等による発熱体の抜け等を生じにくく、また発熱体を安定して押圧することができる。これにより、発熱体の酸素検出素子に対する接触状態を安定して維持することができる。
【００１３】
さらに本発明は、内部にリード線が挿通される軸状のリード線挿通孔を有するセラミックセパレータが、酸素検出素子の後端部側に配置され、
セラミックセパレータには、その前端面に開口する発熱体端部収容穴が形成され、
発熱体端部収容穴の底面が、セラミックセパレータの軸線方向中間部に位置して発熱体の位置決め手段を構成する。これにより、既存部品であるセラミックセパレータを発熱体後端部の位置決め手段として有効利用することができ、さらに発熱体後端部を発熱体端部収容穴に収容することで酸素センサの全体の長さを縮小することができ小型化が図れる。
【００１４】
さらに本発明の固定部には押圧部のうち少なくとも一つ以上が形成されているとよい。押圧部の押圧力が、酸素検出素子の内面に固定される固定部の内周面に対して直接作用するので、発熱体を酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に確実に押圧して保持するとともに、端子金具のガタツキや抜けの防止にも効果的である。
【００１５】
さらに本発明の固定部に形成される押圧部は、固定部の周面の少なくとも一部を径方向内側へ突出させて形成されているとよい。固定部の周面の一部を利用して押圧部を設けることにより、押圧部が発熱体を酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に確実に押圧することができ、また押圧部を端子金具に一体に設けることができコストダウンが図れる。
【００１６】
さらに本発明の押圧部には、発熱体を端子金具に挿入する際、発熱体の少なくとも挿入先端部が円滑に挿入されるようにガイドする押圧部ガイド体が一体形成されているので、そのガイド作用により発熱体の挿入がスムーズになり作業性が向上する。なお押圧部ガイド体は、発熱体の外周面から離間する方向に連続的又は段階的に拡開する形態を有することができる。
【００１７】
さらに本発明では、固定部の周面のうち、発熱体が酸素検出素子の中空部内壁面と接触する側に対応して、発熱体の外周面に向けて突出する突出部が設けられている。この突出部によって、発熱体の径方向への移動の自由度（径方向のガタツキ幅）が制限されることになり、発熱体の径方向へのガタツキが減少するとともに、軸線方向へのズレも小さく抑えることができる。
【００１８】
さらに本発明は、酸素検出素子の中空部の後端開口部の端面から前端部側に向かってその軸線方向に所定長さにわたり設けられ、酸素検出素子の中空部内壁面の内径よりも大なる内径を有する座ぐり部に、固定部が直接又は他部材を介して間接的に嵌入され、
突出部と前記発熱体との係合位置が酸素検出素子の中空部内壁面の延長線上に設定される。これにより、端子金具が中空部内壁面より径方向内側には入り込まずに、固定部の外周面のほぼ全面が中空部内壁面と接触するので、発熱体を中空部内壁面に沿うように設置するのが容易となり、ガタツキを防止できる。
【００１９】
さらに本発明の突出部にも、発熱体を端子金具に挿入する際、発熱体の少なくとも挿入先端部が円滑に挿入されるようにガイドする突出部ガイド体が一体形成されているので、そのガイド作用により発熱体の挿入がスムーズになり作業性が向上する。なお突出部ガイド体も、発熱体の外周面から離間する方向に連続的又は段階的に拡開する形態を有することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づき説明する。
図１は本発明の酸素センサの内部構造を示し、図２は要部の拡大図である。酸素センサ１は、先端が閉じた中空軸状の固体電解質部材である酸素検出素子２と、酸素検出素子２の中空部２ａに挿入された発熱体３とを備える。酸素検出素子２は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質により中空に形成されている。なお、このような固体電解質としては、Ｙ２Ｏ３ないしＣａＯを固溶させたＺｒＯ２が代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属ないし希土類金属の酸化物とＺｒＯ２との固溶体を使用してもよい。さらには、ベースとなるＺｒＯ２にはＨｆＯ２が含有されていてもよい。また、この酸素検出素子２の中間部外側には、絶縁性セラミックから形成されたインシュレータ６，７及びタルクから形成されたセラミック粉末８を介して金属製のケーシング１０が設けられている。なお、以下の説明において、酸素検出素子２の軸方向先端部に向かう側（閉じている側）を「前方側」、これと反対方向に向かう側を「後方側」と称する。
【００２１】
ケーシング１０は、酸素センサ１を排気管等の取付部に取り付けるためのねじ部９ｂを有する主体金具９、その主体金具９の後方側開口部に内側が連通するように結合された主筒１４、主体金具９の前方側開口部には酸素検出素子２の先端側（検出部）を覆うプロテクタ１１が装着されている。本発明の酸素センサ１はねじ部９ｂより前方側が排気管等のエンジン内に位置し、それより後方側は外部の大気中に位置して使用される。図２及び図３に示すように、酸素検出素子２の外面及び中空部２ａの内面には、例えばＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質に形成された外部電極層２ｂ及び内部電極層２ｃが設けられている。
【００２２】
主体金具９の後方側の開口部には、前述の主筒１４が絶縁体６との間にリング１５を介して加締められ、この主筒１４に筒状のフィルタアセンブリ１６が外側から嵌合・固定されている。酸素検出素子２の後方側でケーシング１０とほぼ同軸的に配置されるセラミックセパレータ１８には、酸素検出素子２用のリード線２０，２１及び発熱体３用のリード線（図示せず）がそれぞれ挿通される複数のリード線挿通孔７２が貫通して形成されている。このセラミックセパレータ１８には、その前端面が開口して、底面７２ｂがセラミックセパレータ１８の軸線方向中間部に位置するように、発熱体端部収容穴７２ａが形成されている。
【００２３】
フィルタアセンブリ１６は、セラミックセパレータ１８を覆った状態で、主筒１４（ケーシング１０）に対し後方外側からほぼ同軸的に連結される筒状形態をなすとともに、壁部に複数の気体導入孔５２が形成された第一フィルタ保持部５１を備える。そして、その第一フィルタ保持部５１の外側には、上記気体導入孔５２を塞ぐ筒状のフィルタ５３（例えばポリ四フッ化エチレンの多孔質体等で構成された撥水性樹脂フィルタ）が配置される。さらに、そのフィルタ５３の外側には、壁部に１ないし複数の気体導入孔５５が形成されるとともに、フィルタ５３を第一フィルタ保持部５１との間で挟み付けて保持する第二フィルタ保持部５４が配置される。ゴム等で構成されたグロメット１７は、第一フィルタ保持部５１の後端開口部に対しその内側に弾性的にはめ込まれ、各リード線２０，２１等を挿通するための複数のリード線挿通孔９１を有し、それらリード線２０，２１等の外面と第一フィルタ保持部５１の開口部内面との間をシールする。なお、本実施例では主筒１４にフィルタアセンブリ１６が固定された構造の外筒１３を構成しているが、外筒１３はフィルタアセンブリを設けない一重構造としてもよい。このように外筒１３にフィルタアセンブリを設けない場合には、グロメット１７に通気部を形成することができる。
【００２４】
次に、酸素検出素子２用の一方のリード線２０は、互いに一体に形成されたコネクタ２３ａ、引出し線部２３ｂ、嵌合部２３ｃ（固定部）及び下方押圧部２３ｄ（押圧部）とを有する内部電極接続金具２３（端子金具）を経て前述の酸素検出素子２の内部電極層２ｃ（図２）と電気的に接続されている。一方、他方のリード線２１は、互いに一体に形成されたコネクタ３３ａ、引出し線部３３ｂ及び金具本体部３３ｃとを有する外部電極接続金具３３を経て、酸素検出素子２の外部電極層２ｂ（図２）と電気的に接続されている。酸素検出素子２は、その内側に配置された発熱体３で加熱することで活性化される。発熱体３は棒状のセラミックヒータであり、Ａｌ２Ｏ３を主とする芯材に抵抗発熱体（図示せず）を有する発熱部３ａが、発熱体端子部３ｂ，３ｂに接続されるリード線（図示せず）を経て通電されることにより、酸素検出素子２を加熱する。
【００２５】
なお、発熱体３に形成される発熱部３ａは、発熱体３の周方向に偏在することで、より小さな容積に発熱エネルギーが集中することになり、ヒータ通電時間の活性化時間を短縮する上で効果的である。また、発熱部３ａを発熱体３の先端部に偏在させるようにすれば、酸素検出素子２を速やかに加熱する上で有効である。つまり、発熱部３ａを発熱体３の全体に広げることもできるが、そうすると熱エネルギーが分散しやすくなるため、むしろ発熱部３ａを発熱体３の先端部に偏在させた方が局部的に発熱するために好ましい。そして、このような発熱部３ａの形成と、後述するように少なくとも発熱体３の先端部を酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触させることとの組み合わせにより、酸素センサ１の活性化時間をより短縮することができる。
【００２６】
図３及び図４に示すように、発熱体３は内部電極接続金具２３の内側において後方側から挿入される。そして、内部電極接続金具２３の先端側に形成された下方押圧部２３ｄの内面が発熱体３の外周面に接触し、この下方押圧部２３ｄが発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧して、少なくとも発熱体３の先端部を酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触させるように機能する。下方押圧部２３ｄ（押圧部）に続く嵌合部２３ｃは、酸素検出素子２の中空部２ａに嵌合されることにより、内部電極接続金具２３が酸素検出素子２に対して位置固定される。また引出し線部２３ｂの一端が嵌合部２３ｃの周方向の１ケ所に接続する形で一体化され、さらにその他端にコネクタ２３ａが一体化されている。なお、２３ｇは嵌合部２３ｃが発熱体端部収容穴７２ａに入り込まないようにするための鍔である。
【００２７】
ここで、嵌合部２３ｃと一体化されている下方押圧部２３ｄは、曲げ加工により略Ｌ字状の横断面形状を呈する板状体を用いて対をなす形態で形成されている。そして、発熱体３の挿入に伴い弾性的に押し広げられ、その弾性復元力、すなわち押圧力により発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押すように機能する。
【００２８】
また、嵌合部２３ｃは、板状体を円筒状に曲げ加工することにより、周方向の一部に開口を有し、軸直交断面で見て略Ｃ字状又は略馬蹄形状の形態で形成されている。
【００２９】
酸素検出素子２の中空部２ａに、酸素検出素子２の後端開口部の端面から嵌合部２３ｃの軸線方向の嵌合長さＬよりも長く穿設された座ぐり穴２ｄが形成されている。さらに、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面には、固体電解質粉末の成形・焼成により製造する際に、成形時の離型性を高める等の目的で、底部側が縮径する僅かなテーパが付与されている。ここでは、嵌合部２３ｃは酸素検出素子２の中空部２ａのうちの座ぐり穴２ｄ内壁面に対して直接嵌合固定される。これにより、酸素検出素子２に対して内部電極接続金具２３をスムーズにかつ確実に位置固定でき、嵌合部２３ｃを中空部２ａ内壁面に形成される先細のテーパ状部分に押し込む必要がなく、嵌合部２３ｃの変形や内部電極層２ｃのチッピング等を防止できる。
【００３０】
なお、酸素検出素子２の中空部２ａの後端開口部内側に面取２ｇを設けることにより、酸素検出素子２に欠け等の不具合を生じることなく、内部電極接続金具２３の嵌入がスムーズに行える。また、嵌合部２３ｃの外周面は、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面（座ぐり穴２ｄ内壁面）との接触により内部電極層２ｃ内面と導通するようになっている。さらに、嵌合部２３ｃは他部材を介して間接的に、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面（座ぐり穴２ｄ内壁面）に接触されていてもよい。
【００３１】
図２に戻り、外部電極接続金具３３は、円筒状の金具本体部３３ｃを有するとともに、引出し線部３３ｂの一端が金具本体部３３ｃの周方向の１ケ所に接続する形で一体化され、さらにその他端にコネクタ３３ａが一体化されている。このような金具本体部３３ｃの内側に、酸素検出素子２の後端部がこれを弾性的に押し広げる形で内側から挿入されている。なお、酸素検出素子２の外面には、図３に示すように、後端部に外部側出力取出部としての導電層２ｆが周方向に沿って帯状に形成され、外部電極層２ｂが酸素検出素子２のほぼ中間部に形成された係合フランジ部２ｓよりも前端側の要部全面を覆うように形成されている。そして、導電層２ｆと外部電極層２ｂとが直線状の接続パターン層２ｈを介して電気的に接続されている。
【００３２】
上記酸素センサ１において、基準ガスとしての大気は外部連通口６８→溝部６９→気体滞留空間６５→気体導入孔５５→フィルタ５３→気体導入孔５２→隙間９２→隙間９８→隙間Ｋ→中空部２ａを経て酸素検出素子２の内面（内部電極層２ｃ）に導入される。一方、酸素検出素子２の外面（外部電極層２ｂ）にはプロテクタ１１のガス透過口１２を介して導入された排気ガスが接触し、酸素検出素子２には、その内外面の酸素濃度差に応じて酸素濃淡電池起電力が生じる。そして、この酸素濃淡電池起電力を、排気ガス中の酸素濃度の検出信号として内外電極層２ｃ，２ｂ（図２）から接続金具２３，３３及びリード線２０，２１を介して取り出すことにより、排気ガス中の酸素濃度を検出できる。
【００３３】
再び図４によると、発熱体３は下方押圧部２３ｄにより酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧され、発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されるとともに、発熱体３の少なくとも一部が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触している。ここで、図９を参照して酸素検出素子と発熱体の位置関係について説明する。
【００３４】
発熱体３の中心軸線Ｏ1と酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2との位置関係、及び発熱体３の発熱部３ａ表面と酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面との位置関係については、次のように表せる。
（１）発熱体３の中心軸線Ｏ1と酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2が交わる状態である。これにより発熱体３の発熱部３ａ近傍において、発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。また、発熱体３の発熱部３ａ表面が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に側方から押し付けられる、いわゆる横当て接触方式において、発熱部３ａ表面の前端部のみが中空部２ａ内壁面に接触する状態（いわゆる点接触状態）となっている。（図９（ａ）参照）
（２）発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して概ね平行となっている状態である。これにより、発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。また、発熱体３の発熱部３ａ表面が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に側方から押し付けられる、いわゆる横当て接触方式において、発熱体３の発熱部３ａ表面が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に沿うように比較的長い距離で接触する状態（いわゆる線接触状態）となっている。（図９（ｂ）参照）
（３）発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して前方側（図の下方）ほど寄っていく状態である。これにより、発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。また、発熱体３の発熱部３ａ表面が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に側方から押し付けられる、いわゆる横当て接触方式において、発熱体３表面が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に沿うようにほぼ全長で接触する状態（いわゆる全接触状態）となっている。（図９（ｃ）及び図４参照）
【００３５】
なお、前述の点接触状態又は線接触状態について、実際上は内部電極接続金具２３の下方押圧部２３ｄの押圧力等によって発熱体３の発熱部３ａ表面は酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に対していずれも少なからず面接触状態になるが、便宜上上記の呼称を用いる。さらに、全接触状態について、発熱体３表面全体が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触することはないが、点接触状態又は線接触状態との対比上上記の呼称を用いる。また、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面には、上述したように底部側が縮径する僅かなテーパが付与されているが、図９（ｃ）の全接触状態における、酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対する発熱体３の中心軸線Ｏ1の傾斜角はこのテーパにほぼ一致する。ここまでの説明で明らかなように、特に第一番目の発明においては、点接触、線接触及び全接触すべての状態の横当て接触方式が当てはまる。
【００３６】
図５は本発明の要部を示す縦断面図、図６は図５の横断面図を示す。酸素検出素子２の開口後端から挿入される内部電極接続金具２３は、嵌合部２３ｃの外面が座ぐり穴２ｄ内壁面に嵌合することにより、酸素検出素子２に対して位置固定される。内部電極接続金具２３の先端側に形成された下方押圧部２３ｄ（押圧部）は、曲げ加工により二面２３ｄ１，２３ｄ２（図７参照）が交差して略Ｌ字状の横断面形状を有する板状体を用いて対をなす形態で形成されている。そして、内部電極接続金具２３（嵌合部２３ｃ）に対する発熱体３の後方側からの挿入に伴い、下方押圧部２３ｄを構成する面２３ｄ１が弾性的に押し広げられる。そして、その際の弾性復元力、すなわち押圧力Ｐ1により発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押すことによって、発熱体３の少なくとも一部が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触することになる（図６（ｃ）参照）。なお、他方の面２３ｄ２は発熱体３の挿入によっても発熱体３とは接触しない。したがって、下方押圧部２３ｄは、発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧するものであって、発熱体３を把持するものではない。
【００３７】
下方押圧部２３ｄと連結する嵌合部２３ｃは、軸直交断面で見てその周方向の一部に開口２３ｃ１を有し、この開口２３ｃ１と軸線を挟んで反対側に方向転換部２３ｃ４を形成し、全体として略Ｃ字状又は略馬蹄形状の形態に形成される。嵌合部２３ｃは、図６（ｂ）に示すように、開口２３ｃ１から各々周方向に約９０゜を隔てた互いに対向する略平行な直線状部２３ｃ２と、開口２３ｃ１の両縁部２３ｃ３と、開口２３ｃ１と軸線を挟んで反対側に位置する方向転換部２３ｃ４とから構成されている。この結果嵌合部２３ｃは、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に対して、開口２３ｃ１の両縁部分２３ｃ３及び開口２３ｃ１と軸線を挟んで反対側に位置する円弧状部分２３ｃ４の３カ所において密着し、これと交差する方向においては両側に隙間が生ずる形態で固定されることとなる（図６（ｂ）参照）。
【００３８】
次いで、酸素検出素子２の後端開口部の端面から先端部に向かってその軸線方向における嵌合長さＬの範囲内に配置される嵌合部２３ｃの周面の一部に、径方向内側へ突出する上方押圧部２３ｅ，２３ｅ（押圧部）が開口２３ｃ１を挟んで対向するように設けられている。そして、嵌合部２３ｃへの発熱体３の後方側からの挿入に伴い、上方押圧部２３ｅは発熱体３によって弾性的に押し広げられ、その弾性復元力、すなわち押圧力Ｐ2により発熱体３の外面を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押すことによって、発熱体３の少なくとも一部が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触することになる（図６（ａ）参照）。上方押圧部２３ｅは、嵌合部２３ｃの周面の一部が直接発熱体３を押圧するものであって、嵌合部２３ｃの内側に挿入される発熱体３のガタツキや抜けの防止にも効果的である。また、押圧部としての上方押圧部２３ｅ及び下方押圧部２３ｄが軸線方向に離れた形態で二箇所に設けられていると、発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に沿うように接触させることが可能である。また、発熱体３への押圧作用が二箇所にわたることから、振動等による発熱体３の抜け等を生じにくく、発熱体３の酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に対する接触状態を安定して維持することができる。
【００３９】
嵌合部２３ｃの周面の一部にはさらに、発熱体３が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面と接触する側に対応して、発熱体３の外周面に向けて突出する突出部２３ｆが設けられている。この突出部２３ｆによって、内部電極接続金具２３の内周面と発熱体３の外周面との間の隙間が埋められ、このことは発熱体３の径方向への移動の自由度（径方向のガタツキ幅）が制限されることになり、発熱体３の径方向へのガタツキが減少し、軸線方向へのズレも小さく抑えられる。この突出部２３ｆは２個の上方押圧部２３ｅに対して、発熱体３の中心軸線Ｏ1を挟んだ反対側に、かつ軸線方向においてほぼ同位置（同高さ）に設けられており、上方押圧部２３ｅの押圧力Ｐ2を突出部２３ｆで受ける形態になっている。図５のように、突出部２３ｆが発熱体３の外周面と接触するときは、突出部２３ｆには発熱体３を上方押圧部２３ｅとは反対方向に押圧する押圧力Ｐ3が発生する。このとき発熱体３は、上方押圧部２３ｅと突出部２３ｆとによって両側から挟み込まれて、その径方向への移動が制限され、発熱体３の軸線方向へのズレを小さく抑えることができる。
【００４０】
このような上方押圧部２３ｅと突出部２３ｆとによる挟持作用は、例えば、外筒１３に跳ね石が当たって外筒１３が変形したり、取付時にセラミックセパレータ１８が径方向に若干変動したりすることによって、発熱体３に下方及び上方押圧部２３ｄ，２３ｅによる押圧力Ｐ1，Ｐ2とは逆方向の力が作用した場合等に効果を発揮する。ただし、突出部２３ｆが上述の隙間を埋める形態でのみ位置し、押圧力Ｐ3が発生しない場合又は押圧力Ｐ3がかなり小さい場合もある。なお、突出部２３ｆと発熱体３との係合位置が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面の延長線上に設けられており、内部電極接続金具２３が中空部２ａ内壁面より径方向内側には入り込まず、発熱体３を中空部２ａ内壁面に沿うように設置するのが容易となる。
【００４１】
内部電極接続金具２３は嵌合部２３ｃ、引出し線部２３ｂ、コネクタ２３ａを経てリード線２０と接続される。リード線２０は、グロメット１７のリード線挿通孔９１において保持され、リード線２０の外面と第一フィルタ保持部５１の開口部内面との間でシールされる。酸素センサ１が後方側を上にしているとき、リード線２０とグロメット１７との間には内部電極接続金具２３や発熱体３の重力に抗して摩擦力（スラスト力）Ｆが発生する。そして、この両者間の摩擦力Ｆが、発熱体３を保持（位置固定）する保持手段を構成する。なお、発熱体３と嵌合部２３ｃ又は酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面等との間にも摩擦力ｆ1又はｆ2等が発生するが、摩擦力Ｆに比べると相対的に小さいと考えられる。
【００４２】
セラミックセパレータ１８には、上述したように発熱体端部収容穴７２ａが形成されている。この収容穴７２ａの内径は発熱体３の外径よりも大きく設定されており、発熱体３の酸素検出素子２の中空部２ａに対する偏心配置に伴い、発熱体３の後端部の傾きが一定の範囲内で許容されるようになっている。
【００４３】
図７に内部電極接続金具２３の詳細を示す。導電性薄板を同図（ｃ）の展開図に示すように打ち抜き、コネクタ２３ａ、引出し線部２３ｂ、嵌合部２３ｃ及び下方押圧部２３ｄが一体の内部電極接続金具２３を形成する。嵌合部２３ｃは、円筒状に曲げ加工することにより、周方向の一部に開口２３ｃ１を有する、軸直交断面で見て略Ｃ字状又は略馬蹄形状の形態に形成される。下方押圧部２３ｄは、略Ｌ字状の横断面形状を有するように、コネクタ２３ａは周辺部を起立状に、それぞれ曲げ加工することにより形成される。
【００４４】
嵌合部２３ｃの中央部には、上部が開口し下方に方向転換部を有する（図では上向きコ字状）切れ目２３ｆ’が打ち抜きの際にあらかじめ中心線に沿って設けられている。また切れ目２３ｆ’の両側には、中心線寄りが開口し外寄りに方向転換部を有する（図では横向きコ字状）２個の切れ目２３ｅ’も打ち抜きの際にあらかじめ中心線を挟んで設けられている。
【００４５】
上記切れ目２３ｆ’を作成し、突出部２３ｆを形成する方法の詳細は次の通りである。まず、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入基端側を始端部２３ｆ１’とし、挿入先端側に形成される方向転換部２３ｆ２’を経て挿入基端側の終端部２３ｆ３’に至る切れ目２３ｆ’を作成する。次に、内部電極接続金具２３の曲げ加工後、切れ目２３ｆ’の開口上部側（発熱体挿入基端側）の折曲基準線２３ｆ０’中心に下部（発熱体挿入先端側）を嵌合部２３ｃの径方向内側へ押し込み、切れ目２３ｆ’により生ずる爪状部２３ｆ”を折り込んで突出部２３ｆを形成する。
【００４６】
一方、上記切れ目２３ｅ’を作成し、上方押圧部２３ｅを形成する方法の詳細は次の通りである。まず、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入基端側を始端部２３ｅ１’とし、挿入中間部に形成される方向転換部２３ｅ２’を経て挿入先端側の終端部２３ｅ３’に至る切れ目２３ｅ’を作成する。次に、内部電極接続金具２３の曲げ加工後、切れ目２３ｅ’の開口側（中心線側）の折曲基準線２３ｅ０’中心に切れ目２３ｅ’により生ずる爪状部２３ｅ”を嵌合部２３ｃの径方向内側へ押し込み、２個の上方押圧部２３ｅを形成する。
【００４７】
なお、突出部２３ｆ及び上方押圧部２３ｅについて、切れ目２３ｆ’，２３ｅ’の形状をＵ字状等適宜選択できるのは勿論、その個数を増減でき、プレスにより膨出部を一体成型したり、別体の突出部を取り付けたりすることもできる。
【００４８】
図８は、酸素センサの組立方法の一例を示す工程説明図である。まず、発熱体３が内部電極接続金具２３の後方側から前方側へ挿入され、内部電極接続金具２３の下方押圧部２３ｄ，上方押圧部２３ｅ及び突出部２３ｆとで発熱体３は径方向に保持される。この状態で、内部電極接続金具２３に接続されたリード線２０が、セラミックセパレータ１８のリード線挿通孔７２とグロメット１７のリード線挿通孔９１とに順次挿通されて外部へ引き出される。内部電極接続金具２３の鍔２３ｇがセラミックセパレータ１８の前端面に当接するように配置され、かつ発熱体３の後端部が、発熱体端部収容穴７２ａの底面７２ｂで受け止められ、軸線方向の位置決めがなされる。なお、外部電極接続金具３３に接続されたリード線２１も、リード線挿通孔７２，９１に順次挿通して外部へ引き出される。一方、ケーシング１０に酸素検出素子２を組み込んで別途組み立てておく。そして、酸素検出素子２が組み込まれたケーシング１０の後端部側と、両電極接続金具２３，３３及び発熱体３が組み込まれたフィルタアセンブリ１６の前端部側とを相対的に接近させると、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面をガイドとして発熱体３が徐々に挿入される（図８（ａ））。ここで、「相対的に接近」とは、ケーシング１０とフィルタアセンブリ１６との間で、いずれか一方を固定し他方を移動させるか、又は両者を互いに逆方向に移動させることにより、両者を接近させることを表している。
【００４９】
やがて、酸素検出素子２の中空部２ａの後端開口部から内部電極接続金具２３の嵌合部２３ｃの外面が座ぐり穴２ｄ内壁面に嵌入され、ほぼ同時に酸素検出素子２の外周面が外部電極接続金具３３に挿入される。このとき、発熱体３は上方押圧部２３ｅ及び下方押圧部２３ｄにより、酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧され酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に全接触状態で接触することになる。所定の挿入位置において、グロメット１７と第一フィルタ保持部５１とを加締めて、グロメット加締部６７を形成する。このとき形成されるグロメット１７とリード線２０との間の摩擦力Ｆが発熱体３を保持する保持手段となる。最後にケーシング加締部７６を形成する（図８（ｂ））。
【００５０】
なお、図８（ａ）で、ケーシング１０とフィルタアセンブリ１６とを組立てるとき、両電極接続金具２３，３３及び発熱体３を組み込んだ状態で、セラミックセパレータ１８の前端部を主筒１４の後端開口部より挿入する方法もある。この場合には、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面をガイドとして発熱体３が徐々に挿入されてゆき、内部電極接続金具２３の嵌合部２３ｃの外面が座ぐり穴の内壁面２ｄに嵌入され、ほぼ同時に酸素検出素子２の外周面が外部電極接続金具３３に挿入される。このとき、発熱体３の外面は上方押圧部２３ｅ及び下方押圧部２３ｄにより酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧され酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に全接触状態で接触することになる。その後、両リード線２０，２１をグロメット１７のリード線挿通孔９１から外部へ引き出しながら、フィルタアセンブリ１６の前端部側をケーシング１０の後端部側に対して相対的に接近させ、ケーシング１０にかぶせる。
【００５１】
次に、本発明の酸素センサにおいて、図７とは異なる内部電極接続金具を用いた場合の実施例について説明する。図１０及び図１１に示す内部電極接続金具の他の実施例では、図７のものに対して下記（１）〜（４）の点で変更を加えてある。なお、図７の実施例と共通する部分には同一符号を付して説明を省略する。（１）下方押圧部２３ｄ（押圧部）を形成する面２３ｄ１の後端部に、発熱体３の少なくとも挿入先端部を内部電極接続金具２３の軸線方向に沿うようにガイドする第一ガイド体２３ｄ３（押圧部ガイド体）が一体形成されている。具体的には、下方押圧部２３ｄを形成する面２３ｄ１の後端部に斜め方向の折り目２３ｄ００（折曲基準線２３ｄ００’）を形成し、この折り目２３ｄ００から後方側を径方向外側に折り曲げる。これにより、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入基端側において、発熱体３の外周面から離間する方向（径方向外側）に拡開された第一ガイド体２３ｄ３が、上記面２３ｄ１の後端部に一体形成される（図１１（ａ）参照）。このように、発熱体３の挿入方向基端側に位置する第一ガイド体２３ｄ３が発熱体３の外周面から離間する方向（径方向外側）に広がっているので、そのガイド作用により発熱体３の挿入がスムーズになる。
【００５２】
（２）上方押圧部２３ｅ（押圧部）を形成する本体部２３ｅ１の後端部に、発熱体３の少なくとも挿入先端部を内部電極接続金具２３の軸線方向に沿うようにガイドする第二ガイド体２３ｅ２（押圧部ガイド体）が一体形成されている。具体的には、上方押圧部２３ｅを形成する本体部２３ｅ１（爪状部２３ｅ”）の後端部に斜め方向の折り目２３ｅ００（折曲基準線２３ｅ００’）を形成し、この折り目２３ｅ００から後端側を径方向外側に折り曲げる。これにより、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入基端側において、発熱体３の外周面から離間する方向（径方向外側）に拡開された第二ガイド体２３ｅ２が、本体部２３ｅ１に連続してその後方側に一体形成される（図１１（ｂ）参照）。このように、発熱体３の挿入方向基端側に位置する第二ガイド体２３ｅ２が発熱体３の外周面から離間する方向（径方向外側）に広がっているので、そのガイド作用により発熱体３の挿入がスムーズになる。
【００５３】
（３）嵌合部２３ｃにおいて、まず第一切れ目２３ｆ’を作成する。具体的には、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入先端側を第一始端部２３ｆ１’とし、挿入基端側に形成される第一方向転換部２３ｆ２’を経て挿入先端側の第一終端部２３ｆ３’に至る、茸状又は舌状の第一切れ目２３ｆ’を作成する（図１０（ｃ）参照）。そして、この第一切れ目２３ｆ’の内側に生ずる爪状部２３ｆ”を、折曲線２３ｆ０（折曲基準線２３ｆ０’）を中心として径方向内側へ折り曲げて突出部２３ｆが形成される。したがって、突出部２３ｆは発熱体３の外周面に向けて折曲形成されることになる（図１１（ｃ）参照）。
【００５４】
次に、同じく嵌合部２３ｃにおいて、第一切れ目２３ｆ’の外側に第二切れ目２３ｈ’を作成する。具体的には、第一切れ目２３ｆ’の外側で発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入先端側を第二始端部２３ｈ１’とし、挿入基端側に形成され第一方向転換部２３ｆ２’よりも大径の第二方向転換部２３ｈ２’を経て、第一切れ目２３ｆ’の外側で挿入先端側の第二終端部２３ｈ３’に至る、蒲鉾状またはドーム状の第二切れ目２３ｈ’を作成する（図１０（ｃ）参照）。
【００５５】
そして、第一始端部２３ｆ１’と第二始端部２３ｈ１’とが始端接続切れ目２３ｉ’で結ばれ、第一終端部２３ｆ３’と第二終端部２３ｈ３’とが終端接続切れ目２３ｊ’で結ばれると、第一切れ目２３ｆ’，第二切れ目２３ｈ’，始端接続切れ目２３ｉ’及び終端接続切れ目２３ｊ’で囲まれた領域が切り取られて空間部２３ｈ”が形成される（図１０（ｃ）参照）。
【００５６】
突出部２３ｆは、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入先端側に位置する第一始端部２３ｆ１’と第一終端部２３ｆ３’とを結ぶ線（図１１（ｃ）では折曲線２３ｆ０）を支軸として、その緩衝作用により発熱体３からの衝撃力を緩和するので、発熱体３の切損の防止に効果を発揮する。空間部２３ｈ”は、押圧力Ｐ1と押圧力Ｐ2とに対して、突出部２３ｆの緩衝効果を高める（径方向の移動可能範囲が大きくなる）ことにより、これらの押圧力Ｐ1，Ｐ2が大きくなったり、発熱体３が振動を生じたりしても、発熱体３の切損等を発生しにくくしている。なお、第一切れ目２３ｆ’及び第二切れ目２３ｈ’の形状については図示以外に適宜選択できる。
【００５７】
（４）突出部２３ｆを形成する本体部２３ｆ１の後端部に、発熱体３の少なくとも挿入先端部を内部電極接続金具２３の軸線方向に沿うようにガイドする第三ガイド体２３ｆ２（突出部ガイド体）が一体形成されている。具体的には、突出部２３ｆを形成する本体部２３ｆ１（爪状部２３ｆ”）の後端部（先端部）に幅方向の折り目２３ｆ００（折曲基準線２３ｆ００’）を形成し、この折り目２３ｆ００から後方側を径方向外側に折り曲げる。これにより、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入基端側において、発熱体３の外周面から離間する方向（径方向外側）に拡開された第三ガイド体２３ｆ２が、本体部２３ｅ１に連続してその後方側に一体形成される。したがって突出部２３ｆは、径方向内側に折り曲げられた本体部２３ｆ１と、径方向外側に折り曲げられたガイド体２３ｆ２とで正面視くの字状又はＶ字状を呈する（図１１（ｃ）参照）。折り目２３ｆ００から後方側を径方向外側に折り曲げるだけで、発熱体３の外周面から離間する方向に拡開される第三ガイド体２３ｆ２を容易に得ることができ、発熱体３の挿入がスムーズになって作業性が向上する。
【００５８】
なお、図１２及び図１３は、それぞれ図１０の内部電極接続金具を組み付けた状態を示し、第一実施例の図５及び図６に相当する。
【００５９】
さらに、図１１（ｃ）及び（ｄ）の突出部に代わる他の実施例を図１４に示す。
図１４（ａ）は、突出部２３ｆを略矩形状に形成した例を表している。図１４（ｂ）は、突出部２３ｆを略矩形状に形成するとともに、本体部２３ｆ１と第三ガイド体２３ｆ２との間に正面視略円弧状の径方向内側への溝状折曲部２３ｆ３を設けた例を表している。折曲部２３ｆ３を設けたため、折曲線２３ｆ０が第一切目２３ｆ’における第一始端部２３ｆ１’と第一終端部２３ｆ３’とを結ぶ線の位置（図１０（ｃ）参照）から、突出部２３ｆの軸線方向中間位置へ移動している。図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）の変更に加えてさらに、本体部２３ｆ１に径方向内側へ略半球状に突出する膨出部２３ｆ４を設けている。したがって、図１４（ｂ）の例と同様に、折曲線２３ｆ０が突出部２３ｆの軸線方向中間位置へ移動している。そして、図１４（ｃ）の断面図に示すように、発熱体３が膨出部２３ｆ４と折曲部２３ｆ３との２カ所の内面側で支持される場合がある。
【００６０】
次に、図１１（ａ）の下方押圧部に代わる他の実施例を図１５に示す。
図１５（ａ）は、下方押圧部２３ｄを構成する面２３ｄ１が傾斜を有することにより、交差する二面２３ｄ１，２３ｄ２が略Ｖ字状の横断面形状を呈する例を示し、図１５（ｂ）では、下方押圧部２３ｄを構成する面２３ｄ４が略円弧状の横断面形状を有する場合を例示している。下方押圧部２３ｄを構成するこれらの面２３ｄ１，２３ｄ４を用いて、発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押すことによって、発熱体３の少なくとも一部を酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に対して有効に接触させることができる。また、図１５（ｃ）に示す下方押圧部２３ｄは、曲げ加工により二面２３ｄ１，２３ｄ２が交差して略Ｌ字状の横断面形状を有する一枚の板状体で形成されている。そして図１５（ｃ）では、下方押圧部２３ｄを構成する面２３ｄ１が緩やかな曲面を有しているので、発熱体３の外周面と広い面で接することができる。その結果、下方押圧部２３ｄ一箇所のみで発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧する場合でも、発熱体３の少なくとも一部を酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触させることが可能になる。
【００６１】
以上の説明において、ガイド体構造として、下方押圧部２３ｄ、上方押圧部２３ｅ及び突出部２３ｆはそれぞれ異なる形態を採用したが、各形態を相互に交換して使用可能であり、またいずれかの形態に統一して用いることも差し支えない。さらに、例示した以外のガイド体構造を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の酸素センサの縦断面図。
【図２】図１の酸素センサの一部拡大縦断面図。
【図３】酸素検出素子への組み付け状態を示す分解斜視図。
【図４】図３の組み付け後の縦断面図。
【図５】図４の要部を示す一部拡大縦断面図。
【図６】図５の横断面図。
【図７】内部電極接続金具の左側面図、正面図及び展開図。
【図８】図１の酸素センサの組立方法の一例を示す工程説明図。
【図９】酸素検出素子と発熱体の位置関係を説明する概念図。
【図１０】図７の内部電極接続金具の変更例を示す左側面図、正面図及び展開図。
【図１１】図１０（ｂ）におけるＸ部，Ｙ部及びＺ部の詳細図。
【図１２】図１０の内部電極接続金具の酸素検出素子への組み付け状態を示す縦断面図。
【図１３】図１２の横断面図。
【図１４】図１１（ｃ）及び（ｄ）の突出部に代わる他の実施例を示す斜視図及び断面図。
【図１５】図１１（ａ）の下方押圧部に代わる他の実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 酸素センサ
２ 酸素検出素子
２ａ 中空部
２ｂ 外部電極層
２ｃ 内部電極層
２ｄ 座ぐり穴（座ぐり部）
３ 発熱体
３ａ 発熱部
１０ ケーシング
１３ 外筒
１７ グロメット
１８ セラミックセパレータ
２０，２１ リード線
２３ 内部電極接続金具（端子金具）
２３ｃ 嵌合部（固定部）
２３ｄ 下方押圧部（押圧部）
２３ｄ００ 折り目
２３ｄ３ 第一ガイド体（押圧部ガイド体）
２３ｅ 上方押圧部（押圧部）
２３ｅ００ 折り目
２３ｅ２ 第二ガイド体（押圧部ガイド体）
２３ｅ’ 切れ目
２３ｅ” 爪状部
２３ｆ 突出部
２３ｆ００ 折り目
２３ｆ２ 第三ガイド体（突出部ガイド体）
２３ｆ’ 第一切れ目
２３ｆ” 爪状部
２３ｈ’ 第二切れ目
２３ｈ” 空間部
２３ｉ’ 始端接続切れ目
２３ｊ’ 終端接続切れ目
７２，９１ リード線挿通孔
７２ａ 発熱体端部収容穴
７２ｂ 底面（位置決め手段）
Ｆ 摩擦力（保持手段）
Ｏ1 発熱体の中心軸線
Ｏ2 酸素検出素子の中空部の中心軸線
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば内燃機関の排気ガスなど、被測定ガス中の酸素を検出するための酸素センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような酸素センサの一形態として、先端部が閉じた中空軸状をなし、内外面にそれぞれ電極層を有する酸素検出素子を備えたものが知られている。このようなタイプの酸素センサでは、基準ガスとしての大気を酸素検出素子の内面（内部電極層）に導入する一方、酸素検出素子の外面（外部電極層）には排気ガスが接触し、その結果酸素検出素子には、その内外面の酸素濃度差に応じて酸素濃淡電池起電力が生じる。そして、この酸素濃淡電池起電力を、排気ガス中の酸素濃度の検出信号として内外電極層からリード線等を介して取り出すことにより、排気ガス中の酸素濃度を検出できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかるタイプの酸素センサは、エンジン始動直後など排気ガス温度が低いときに、固体電解質部材で構成された酸素検出素子の活性が充分でなく、測定可能な起電力を取り出せるまでにかなりの時間を要する。そこで、発熱部を有する軸状の発熱体を酸素検出素子の中空部に挿入し、エンジン始動時に酸素検出素子を加熱して活性化させることにより、有害成分の発生が比較的多い始動時に素早く測定出力（起電力）を立ち上げるようにしている。
【０００４】
ところで、発熱体で発生する熱量を効率よく酸素検出素子に伝達し、酸素検出素子の立ち上がりをより活性化するため、発熱体の発熱部を酸素検出素子の中空部内壁面に接触させるようにして酸素センサが構成されることがある。かかる構成の酸素センサにあっては、酸素検出素子の中空部に挿入され、酸素検出素子の内面に形成された内部電極層と電気的に導通する端子金具に、発熱体の周囲を把持するための、略Ｃ字状断面をした把持部（把持手段）を一つあるいは複数設け、この把持部に発熱体を組み付け把持した上で、発熱体の先端部が酸素検出素子の中空部内壁面に接触するように設けている。そして、発熱体を強固に把持し、かつ発熱体の先端部が酸素検出素子の中空部内壁面から離れないように、把持部を含めた端子金具に曲げ加工を加える等の設計上複雑な形状を要したり、発熱体を端子金具に予め組み付けておくための治具等を要したりして、コストアップの要因となっている。
【０００５】
本発明の課題は、端子金具に特別な発熱体把持手段を要せず、組立も簡単なセンサ構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、第一番目の発明にかかる酸素センサは、先端部が閉じた中空軸状をなし、その中空部の内外面にそれぞれ電極層を有する酸素検出素子と、前記酸素検出素子の中空部に配置され、該酸素検出素子を加熱する軸状の発熱体と、前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、該酸素検出素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に固定される固定部を有するとともに前記発熱体を把持しない端子金具とを備え、該端子金具には、前記発熱体を把持せず、かつ前記発熱体の挿入に伴い弾性的に押し広げられ、その弾性復元力により前記発熱体を前記酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に押圧する押圧部が少なくとも一箇所以上設けられ、前記発熱体は、端子金具とは別体に形成された保持手段にて保持されるとともに、前記押圧部により少なくともその一部が前記酸素検出素子の中空部内壁面に接触していることを特徴とする。
【０００７】
上記第一発明によれば、発熱体を酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に押圧する作用を有する押圧部を端子金具に形成し、発熱体を保持する作用を有する保持手段を端子金具とは別体に形成する（すなわち、端子金具とは独立して構成する）ことになる。これにより、端子金具に特別な発熱体把持手段を要せずに、発熱体の少なくとも一部を酸素検出素子の中空部内壁面に接触させることができ、さらには発熱体を端子金具に予め組み付けておくための治具等をなくして、コストダウンを図ることができる。
【０００８】
なお、ここで「接触」の文言には、代表例として、発熱体先端部に形成される発熱部の表面が酸素検出素子の中空部内壁面に側方から押し付けられる、いわゆる横当て接触方式について、次の三態様を考慮する。
（１）まず、発熱部表面の前端部のみが中空部内壁面に接触する状態（いわゆる点接触、又はそれに近い状態）が考えられる。この状態は、例えば発熱体の中心軸線と酸素検出素子の中空部の中心軸線が交わる関係にあるときに現れ、このとき発熱体の発熱部近傍において、発熱体の中心軸線が酸素検出素子の中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。
（２）次に、発熱体の発熱部表面が酸素検出素子の中空部内壁面に沿うように比較的長い距離で接触する状態（いわゆる線接触、又はそれに近い状態）が考えられる。この状態は、例えば発熱体の中心軸線が酸素検出素子の中空部の中心軸線に対して概ね平行となっている関係にあるときに現れ、このとき発熱体の中心軸線が酸素検出素子の中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。
（３）さらに、発熱体表面が酸素検出素子の中空部内壁面に沿うようにほぼ全長で接触する状態（いわゆる全接触、又はそれに近い状態）が考えられる。この状態は、例えば発熱体の中心軸線が酸素検出素子の中空部の中心軸線に対して先端部側ほど寄っていく関係にあるときに現れ、このとき発熱体の中心軸線が酸素検出素子の中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。
第一番目の発明においては、点接触、線接触及び全接触すべての状態の横当て接触方式が当てはまる。
【０００９】
また、第三発明は、先端部が閉じた中空軸状をなし、その中空部の内外面にそれぞれ電極層を有する酸素検出素子と、前記酸素検出素子の中空部に配置され、該酸素検出素子を加熱する軸状の発熱体と、前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、該酸素検出素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に固定される固定部を有する端子金具とを備え、該端子金具には、前記発熱体を把持せず、かつ前記発熱体の挿入に伴い弾性的に押し広げられ、その弾性復元力により前記発熱体を前記酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に押圧する押圧部が少なくとも一箇所以上設けられ、前記発熱体は、端子金具とは別体に形成された保持手段にて保持されるとともに、前記押圧部により少なくともその一部が前記酸素検出素子の中空部内壁面に接触するものであり、さらに、
発熱体を保持する作用を有する保持手段が端子金具とは独立した形態で構成されており、具体的には、内側に酸素検出素子を収容する筒状の外筒と、端子金具に接続され、酸素検出素子の出力を外部へ取り出すためのリード線と、内部にリード線が挿通される軸状のリード線挿通孔を有し、外筒の後端開口部に内嵌されることにより、外筒の開口部内壁とリード線との間をシールするグロメットとを備え、保持手段が、グロメットのリード線挿通孔に位置するリード線と、グロメットとの間の摩擦力にて構成されることを特徴とする。これにより、グロメット及びリード線を保持手段として有効利用して発熱体の保持が図れるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、第二番目の発明にかかる酸素センサは、先端部が閉じた中空軸状をなし、その中空部の内外面にそれぞれ電極層を有する酸素検出素子と、前記酸素検出素子の中空部に配置され、該酸素検出素子を加熱する軸状の発熱体と、前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、該酸素検出素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に固定される固定部を有するとともに前記発熱体を把持しない端子金具とを備え、該端子金具には、前記発熱体を把持せず、かつ前記発熱体の挿入に伴い弾性的に押し広げられ、その弾性復元力により前記発熱体を前記酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に押圧する押圧部が少なくとも一箇所以上設けられ、前記発熱体は、前記押圧部により前記酸素検出素子の中空部内壁面に沿うように接触していることを特徴とする。
【００１１】
上記第二発明によれば、端子金具に特別な発熱体把持手段を設けることなく、端子金具に形成される押圧部にて発熱体を押圧することで、その発熱体が酸素検出素子の中空部内壁面に沿うように直接接触するので、発熱体からの発生熱が酸素検出素子へ効率よく伝達される。
【００１２】
また、本発明において、端子金具に設けられて発熱体を押圧する機能を有する押圧部が軸線方向に離れた形態で少なくとも二箇所に形成される場合には、振動等による発熱体の抜け等を生じにくく、また発熱体を安定して押圧することができる。これにより、発熱体の酸素検出素子に対する接触状態を安定して維持することができる。
【００１３】
さらに本発明は、内部にリード線が挿通される軸状のリード線挿通孔を有するセラミックセパレータが、酸素検出素子の後端部側に配置され、
セラミックセパレータには、その前端面に開口する発熱体端部収容穴が形成され、
発熱体端部収容穴の底面が、セラミックセパレータの軸線方向中間部に位置して発熱体の位置決め手段を構成する。これにより、既存部品であるセラミックセパレータを発熱体後端部の位置決め手段として有効利用することができ、さらに発熱体後端部を発熱体端部収容穴に収容することで酸素センサの全体の長さを縮小することができ小型化が図れる。
【００１４】
さらに本発明の固定部には押圧部のうち少なくとも一つ以上が形成されているとよい。押圧部の押圧力が、酸素検出素子の内面に固定される固定部の内周面に対して直接作用するので、発熱体を酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に確実に押圧して保持するとともに、端子金具のガタツキや抜けの防止にも効果的である。
【００１５】
さらに本発明の固定部に形成される押圧部は、固定部の周面の少なくとも一部を径方向内側へ突出させて形成されているとよい。固定部の周面の一部を利用して押圧部を設けることにより、押圧部が発熱体を酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に確実に押圧することができ、また押圧部を端子金具に一体に設けることができコストダウンが図れる。
【００１６】
さらに本発明の押圧部には、発熱体を端子金具に挿入する際、発熱体の少なくとも挿入先端部が円滑に挿入されるようにガイドする押圧部ガイド体が一体形成されているので、そのガイド作用により発熱体の挿入がスムーズになり作業性が向上する。なお押圧部ガイド体は、発熱体の外周面から離間する方向に連続的又は段階的に拡開する形態を有することができる。
【００１７】
さらに本発明では、固定部の周面のうち、発熱体が酸素検出素子の中空部内壁面と接触する側に対応して、発熱体の外周面に向けて突出する突出部が設けられている。この突出部によって、発熱体の径方向への移動の自由度（径方向のガタツキ幅）が制限されることになり、発熱体の径方向へのガタツキが減少するとともに、軸線方向へのズレも小さく抑えることができる。
【００１８】
さらに本発明は、酸素検出素子の中空部の後端開口部の端面から前端部側に向かってその軸線方向に所定長さにわたり設けられ、酸素検出素子の中空部内壁面の内径よりも大なる内径を有する座ぐり部に、固定部が直接又は他部材を介して間接的に嵌入され、
突出部と前記発熱体との係合位置が酸素検出素子の中空部内壁面の延長線上に設定される。これにより、端子金具が中空部内壁面より径方向内側には入り込まずに、固定部の外周面のほぼ全面が中空部内壁面と接触するので、発熱体を中空部内壁面に沿うように設置するのが容易となり、ガタツキを防止できる。
【００１９】
さらに本発明の突出部にも、発熱体を端子金具に挿入する際、発熱体の少なくとも挿入先端部が円滑に挿入されるようにガイドする突出部ガイド体が一体形成されているので、そのガイド作用により発熱体の挿入がスムーズになり作業性が向上する。なお突出部ガイド体も、発熱体の外周面から離間する方向に連続的又は段階的に拡開する形態を有することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づき説明する。
図１は本発明の酸素センサの内部構造を示し、図２は要部の拡大図である。酸素センサ１は、先端が閉じた中空軸状の固体電解質部材である酸素検出素子２と、酸素検出素子２の中空部２ａに挿入された発熱体３とを備える。酸素検出素子２は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質により中空に形成されている。なお、このような固体電解質としては、Ｙ２Ｏ３ないしＣａＯを固溶させたＺｒＯ２が代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属ないし希土類金属の酸化物とＺｒＯ２との固溶体を使用してもよい。さらには、ベースとなるＺｒＯ２にはＨｆＯ２が含有されていてもよい。また、この酸素検出素子２の中間部外側には、絶縁性セラミックから形成されたインシュレータ６，７及びタルクから形成されたセラミック粉末８を介して金属製のケーシング１０が設けられている。なお、以下の説明において、酸素検出素子２の軸方向先端部に向かう側（閉じている側）を「前方側」、これと反対方向に向かう側を「後方側」と称する。
【００２１】
ケーシング１０は、酸素センサ１を排気管等の取付部に取り付けるためのねじ部９ｂを有する主体金具９、その主体金具９の後方側開口部に内側が連通するように結合された主筒１４、主体金具９の前方側開口部には酸素検出素子２の先端側（検出部）を覆うプロテクタ１１が装着されている。本発明の酸素センサ１はねじ部９ｂより前方側が排気管等のエンジン内に位置し、それより後方側は外部の大気中に位置して使用される。図２及び図３に示すように、酸素検出素子２の外面及び中空部２ａの内面には、例えばＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質に形成された外部電極層２ｂ及び内部電極層２ｃが設けられている。
【００２２】
主体金具９の後方側の開口部には、前述の主筒１４が絶縁体６との間にリング１５を介して加締められ、この主筒１４に筒状のフィルタアセンブリ１６が外側から嵌合・固定されている。酸素検出素子２の後方側でケーシング１０とほぼ同軸的に配置されるセラミックセパレータ１８には、酸素検出素子２用のリード線２０，２１及び発熱体３用のリード線（図示せず）がそれぞれ挿通される複数のリード線挿通孔７２が貫通して形成されている。このセラミックセパレータ１８には、その前端面が開口して、底面７２ｂがセラミックセパレータ１８の軸線方向中間部に位置するように、発熱体端部収容穴７２ａが形成されている。
【００２３】
フィルタアセンブリ１６は、セラミックセパレータ１８を覆った状態で、主筒１４（ケーシング１０）に対し後方外側からほぼ同軸的に連結される筒状形態をなすとともに、壁部に複数の気体導入孔５２が形成された第一フィルタ保持部５１を備える。そして、その第一フィルタ保持部５１の外側には、上記気体導入孔５２を塞ぐ筒状のフィルタ５３（例えばポリ四フッ化エチレンの多孔質体等で構成された撥水性樹脂フィルタ）が配置される。さらに、そのフィルタ５３の外側には、壁部に１ないし複数の気体導入孔５５が形成されるとともに、フィルタ５３を第一フィルタ保持部５１との間で挟み付けて保持する第二フィルタ保持部５４が配置される。ゴム等で構成されたグロメット１７は、第一フィルタ保持部５１の後端開口部に対しその内側に弾性的にはめ込まれ、各リード線２０，２１等を挿通するための複数のリード線挿通孔９１を有し、それらリード線２０，２１等の外面と第一フィルタ保持部５１の開口部内面との間をシールする。なお、本実施例では主筒１４にフィルタアセンブリ１６が固定された構造の外筒１３を構成しているが、外筒１３はフィルタアセンブリを設けない一重構造としてもよい。このように外筒１３にフィルタアセンブリを設けない場合には、グロメット１７に通気部を形成することができる。
【００２４】
次に、酸素検出素子２用の一方のリード線２０は、互いに一体に形成されたコネクタ２３ａ、引出し線部２３ｂ、嵌合部２３ｃ（固定部）及び下方押圧部２３ｄ（押圧部）とを有する内部電極接続金具２３（端子金具）を経て前述の酸素検出素子２の内部電極層２ｃ（図２）と電気的に接続されている。一方、他方のリード線２１は、互いに一体に形成されたコネクタ３３ａ、引出し線部３３ｂ及び金具本体部３３ｃとを有する外部電極接続金具３３を経て、酸素検出素子２の外部電極層２ｂ（図２）と電気的に接続されている。酸素検出素子２は、その内側に配置された発熱体３で加熱することで活性化される。発熱体３は棒状のセラミックヒータであり、Ａｌ２Ｏ３を主とする芯材に抵抗発熱体（図示せず）を有する発熱部３ａが、発熱体端子部３ｂ，３ｂに接続されるリード線（図示せず）を経て通電されることにより、酸素検出素子２を加熱する。
【００２５】
なお、発熱体３に形成される発熱部３ａは、発熱体３の周方向に偏在することで、より小さな容積に発熱エネルギーが集中することになり、ヒータ通電時間の活性化時間を短縮する上で効果的である。また、発熱部３ａを発熱体３の先端部に偏在させるようにすれば、酸素検出素子２を速やかに加熱する上で有効である。つまり、発熱部３ａを発熱体３の全体に広げることもできるが、そうすると熱エネルギーが分散しやすくなるため、むしろ発熱部３ａを発熱体３の先端部に偏在させた方が局部的に発熱するために好ましい。そして、このような発熱部３ａの形成と、後述するように少なくとも発熱体３の先端部を酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触させることとの組み合わせにより、酸素センサ１の活性化時間をより短縮することができる。
【００２６】
図３及び図４に示すように、発熱体３は内部電極接続金具２３の内側において後方側から挿入される。そして、内部電極接続金具２３の先端側に形成された下方押圧部２３ｄの内面が発熱体３の外周面に接触し、この下方押圧部２３ｄが発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧して、少なくとも発熱体３の先端部を酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触させるように機能する。下方押圧部２３ｄ（押圧部）に続く嵌合部２３ｃは、酸素検出素子２の中空部２ａに嵌合されることにより、内部電極接続金具２３が酸素検出素子２に対して位置固定される。また引出し線部２３ｂの一端が嵌合部２３ｃの周方向の１ケ所に接続する形で一体化され、さらにその他端にコネクタ２３ａが一体化されている。なお、２３ｇは嵌合部２３ｃが発熱体端部収容穴７２ａに入り込まないようにするための鍔である。
【００２７】
ここで、嵌合部２３ｃと一体化されている下方押圧部２３ｄは、曲げ加工により略Ｌ字状の横断面形状を呈する板状体を用いて対をなす形態で形成されている。そして、発熱体３の挿入に伴い弾性的に押し広げられ、その弾性復元力、すなわち押圧力により発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押すように機能する。
【００２８】
また、嵌合部２３ｃは、板状体を円筒状に曲げ加工することにより、周方向の一部に開口を有し、軸直交断面で見て略Ｃ字状又は略馬蹄形状の形態で形成されている。
【００２９】
酸素検出素子２の中空部２ａに、酸素検出素子２の後端開口部の端面から嵌合部２３ｃの軸線方向の嵌合長さＬよりも長く穿設された座ぐり穴２ｄが形成されている。さらに、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面には、固体電解質粉末の成形・焼成により製造する際に、成形時の離型性を高める等の目的で、底部側が縮径する僅かなテーパが付与されている。ここでは、嵌合部２３ｃは酸素検出素子２の中空部２ａのうちの座ぐり穴２ｄ内壁面に対して直接嵌合固定される。これにより、酸素検出素子２に対して内部電極接続金具２３をスムーズにかつ確実に位置固定でき、嵌合部２３ｃを中空部２ａ内壁面に形成される先細のテーパ状部分に押し込む必要がなく、嵌合部２３ｃの変形や内部電極層２ｃのチッピング等を防止できる。
【００３０】
なお、酸素検出素子２の中空部２ａの後端開口部内側に面取２ｇを設けることにより、酸素検出素子２に欠け等の不具合を生じることなく、内部電極接続金具２３の嵌入がスムーズに行える。また、嵌合部２３ｃの外周面は、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面（座ぐり穴２ｄ内壁面）との接触により内部電極層２ｃ内面と導通するようになっている。さらに、嵌合部２３ｃは他部材を介して間接的に、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面（座ぐり穴２ｄ内壁面）に接触されていてもよい。
【００３１】
図２に戻り、外部電極接続金具３３は、円筒状の金具本体部３３ｃを有するとともに、引出し線部３３ｂの一端が金具本体部３３ｃの周方向の１ケ所に接続する形で一体化され、さらにその他端にコネクタ３３ａが一体化されている。このような金具本体部３３ｃの内側に、酸素検出素子２の後端部がこれを弾性的に押し広げる形で内側から挿入されている。なお、酸素検出素子２の外面には、図３に示すように、後端部に外部側出力取出部としての導電層２ｆが周方向に沿って帯状に形成され、外部電極層２ｂが酸素検出素子２のほぼ中間部に形成された係合フランジ部２ｓよりも前端側の要部全面を覆うように形成されている。そして、導電層２ｆと外部電極層２ｂとが直線状の接続パターン層２ｈを介して電気的に接続されている。
【００３２】
上記酸素センサ１において、基準ガスとしての大気は外部連通口６８→溝部６９→気体滞留空間６５→気体導入孔５５→フィルタ５３→気体導入孔５２→隙間９２→隙間９８→隙間Ｋ→中空部２ａを経て酸素検出素子２の内面（内部電極層２ｃ）に導入される。一方、酸素検出素子２の外面（外部電極層２ｂ）にはプロテクタ１１のガス透過口１２を介して導入された排気ガスが接触し、酸素検出素子２には、その内外面の酸素濃度差に応じて酸素濃淡電池起電力が生じる。そして、この酸素濃淡電池起電力を、排気ガス中の酸素濃度の検出信号として内外電極層２ｃ，２ｂ（図２）から接続金具２３，３３及びリード線２０，２１を介して取り出すことにより、排気ガス中の酸素濃度を検出できる。
【００３３】
再び図４によると、発熱体３は下方押圧部２３ｄにより酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧され、発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されるとともに、発熱体３の少なくとも一部が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触している。ここで、図９を参照して酸素検出素子と発熱体の位置関係について説明する。
【００３４】
発熱体３の中心軸線Ｏ1と酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2との位置関係、及び発熱体３の発熱部３ａ表面と酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面との位置関係については、次のように表せる。
（１）発熱体３の中心軸線Ｏ1と酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2が交わる状態である。これにより発熱体３の発熱部３ａ近傍において、発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。また、発熱体３の発熱部３ａ表面が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に側方から押し付けられる、いわゆる横当て接触方式において、発熱部３ａ表面の前端部のみが中空部２ａ内壁面に接触する状態（いわゆる点接触状態）となっている。（図９（ａ）参照）
（２）発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して概ね平行となっている状態である。これにより、発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。また、発熱体３の発熱部３ａ表面が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に側方から押し付けられる、いわゆる横当て接触方式において、発熱体３の発熱部３ａ表面が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に沿うように比較的長い距離で接触する状態（いわゆる線接触状態）となっている。（図９（ｂ）参照）
（３）発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して前方側（図の下方）ほど寄っていく状態である。これにより、発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対して片側に寄るように偏心（オフセット）して配置されている。また、発熱体３の発熱部３ａ表面が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に側方から押し付けられる、いわゆる横当て接触方式において、発熱体３表面が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に沿うようにほぼ全長で接触する状態（いわゆる全接触状態）となっている。（図９（ｃ）及び図４参照）
【００３５】
なお、前述の点接触状態又は線接触状態について、実際上は内部電極接続金具２３の下方押圧部２３ｄの押圧力等によって発熱体３の発熱部３ａ表面は酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に対していずれも少なからず面接触状態になるが、便宜上上記の呼称を用いる。さらに、全接触状態について、発熱体３表面全体が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触することはないが、点接触状態又は線接触状態との対比上上記の呼称を用いる。また、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面には、上述したように底部側が縮径する僅かなテーパが付与されているが、図９（ｃ）の全接触状態における、酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2に対する発熱体３の中心軸線Ｏ1の傾斜角はこのテーパにほぼ一致する。ここまでの説明で明らかなように、特に第一番目の発明においては、点接触、線接触及び全接触すべての状態の横当て接触方式が当てはまる。
【００３６】
図５は本発明の要部を示す縦断面図、図６は図５の横断面図を示す。酸素検出素子２の開口後端から挿入される内部電極接続金具２３は、嵌合部２３ｃの外面が座ぐり穴２ｄ内壁面に嵌合することにより、酸素検出素子２に対して位置固定される。内部電極接続金具２３の先端側に形成された下方押圧部２３ｄ（押圧部）は、曲げ加工により二面２３ｄ１，２３ｄ２（図７参照）が交差して略Ｌ字状の横断面形状を有する板状体を用いて対をなす形態で形成されている。そして、内部電極接続金具２３（嵌合部２３ｃ）に対する発熱体３の後方側からの挿入に伴い、下方押圧部２３ｄを構成する面２３ｄ１が弾性的に押し広げられる。そして、その際の弾性復元力、すなわち押圧力Ｐ1により発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押すことによって、発熱体３の少なくとも一部が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触することになる（図６（ｃ）参照）。なお、他方の面２３ｄ２は発熱体３の挿入によっても発熱体３とは接触しない。したがって、下方押圧部２３ｄは、発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧するものであって、発熱体３を把持するものではない。
【００３７】
下方押圧部２３ｄと連結する嵌合部２３ｃは、軸直交断面で見てその周方向の一部に開口２３ｃ１を有し、この開口２３ｃ１と軸線を挟んで反対側に方向転換部２３ｃ４を形成し、全体として略Ｃ字状又は略馬蹄形状の形態に形成される。嵌合部２３ｃは、図６（ｂ）に示すように、開口２３ｃ１から各々周方向に約９０゜を隔てた互いに対向する略平行な直線状部２３ｃ２と、開口２３ｃ１の両縁部２３ｃ３と、開口２３ｃ１と軸線を挟んで反対側に位置する方向転換部２３ｃ４とから構成されている。この結果嵌合部２３ｃは、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に対して、開口２３ｃ１の両縁部分２３ｃ３及び開口２３ｃ１と軸線を挟んで反対側に位置する円弧状部分２３ｃ４の３カ所において密着し、これと交差する方向においては両側に隙間が生ずる形態で固定されることとなる（図６（ｂ）参照）。
【００３８】
次いで、酸素検出素子２の後端開口部の端面から先端部に向かってその軸線方向における嵌合長さＬの範囲内に配置される嵌合部２３ｃの周面の一部に、径方向内側へ突出する上方押圧部２３ｅ，２３ｅ（押圧部）が開口２３ｃ１を挟んで対向するように設けられている。そして、嵌合部２３ｃへの発熱体３の後方側からの挿入に伴い、上方押圧部２３ｅは発熱体３によって弾性的に押し広げられ、その弾性復元力、すなわち押圧力Ｐ2により発熱体３の外面を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押すことによって、発熱体３の少なくとも一部が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触することになる（図６（ａ）参照）。上方押圧部２３ｅは、嵌合部２３ｃの周面の一部が直接発熱体３を押圧するものであって、嵌合部２３ｃの内側に挿入される発熱体３のガタツキや抜けの防止にも効果的である。また、押圧部としての上方押圧部２３ｅ及び下方押圧部２３ｄが軸線方向に離れた形態で二箇所に設けられていると、発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に沿うように接触させることが可能である。また、発熱体３への押圧作用が二箇所にわたることから、振動等による発熱体３の抜け等を生じにくく、発熱体３の酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に対する接触状態を安定して維持することができる。
【００３９】
嵌合部２３ｃの周面の一部にはさらに、発熱体３が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面と接触する側に対応して、発熱体３の外周面に向けて突出する突出部２３ｆが設けられている。この突出部２３ｆによって、内部電極接続金具２３の内周面と発熱体３の外周面との間の隙間が埋められ、このことは発熱体３の径方向への移動の自由度（径方向のガタツキ幅）が制限されることになり、発熱体３の径方向へのガタツキが減少し、軸線方向へのズレも小さく抑えられる。この突出部２３ｆは２個の上方押圧部２３ｅに対して、発熱体３の中心軸線Ｏ1を挟んだ反対側に、かつ軸線方向においてほぼ同位置（同高さ）に設けられており、上方押圧部２３ｅの押圧力Ｐ2を突出部２３ｆで受ける形態になっている。図５のように、突出部２３ｆが発熱体３の外周面と接触するときは、突出部２３ｆには発熱体３を上方押圧部２３ｅとは反対方向に押圧する押圧力Ｐ3が発生する。このとき発熱体３は、上方押圧部２３ｅと突出部２３ｆとによって両側から挟み込まれて、その径方向への移動が制限され、発熱体３の軸線方向へのズレを小さく抑えることができる。
【００４０】
このような上方押圧部２３ｅと突出部２３ｆとによる挟持作用は、例えば、外筒１３に跳ね石が当たって外筒１３が変形したり、取付時にセラミックセパレータ１８が径方向に若干変動したりすることによって、発熱体３に下方及び上方押圧部２３ｄ，２３ｅによる押圧力Ｐ1，Ｐ2とは逆方向の力が作用した場合等に効果を発揮する。ただし、突出部２３ｆが上述の隙間を埋める形態でのみ位置し、押圧力Ｐ3が発生しない場合又は押圧力Ｐ3がかなり小さい場合もある。なお、突出部２３ｆと発熱体３との係合位置が酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面の延長線上に設けられており、内部電極接続金具２３が中空部２ａ内壁面より径方向内側には入り込まず、発熱体３を中空部２ａ内壁面に沿うように設置するのが容易となる。
【００４１】
内部電極接続金具２３は嵌合部２３ｃ、引出し線部２３ｂ、コネクタ２３ａを経てリード線２０と接続される。リード線２０は、グロメット１７のリード線挿通孔９１において保持され、リード線２０の外面と第一フィルタ保持部５１の開口部内面との間でシールされる。酸素センサ１が後方側を上にしているとき、リード線２０とグロメット１７との間には内部電極接続金具２３や発熱体３の重力に抗して摩擦力（スラスト力）Ｆが発生する。そして、この両者間の摩擦力Ｆが、発熱体３を保持（位置固定）する保持手段を構成する。なお、発熱体３と嵌合部２３ｃ又は酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面等との間にも摩擦力ｆ1又はｆ2等が発生するが、摩擦力Ｆに比べると相対的に小さいと考えられる。
【００４２】
セラミックセパレータ１８には、上述したように発熱体端部収容穴７２ａが形成されている。この収容穴７２ａの内径は発熱体３の外径よりも大きく設定されており、発熱体３の酸素検出素子２の中空部２ａに対する偏心配置に伴い、発熱体３の後端部の傾きが一定の範囲内で許容されるようになっている。
【００４３】
図７に内部電極接続金具２３の詳細を示す。導電性薄板を同図（ｃ）の展開図に示すように打ち抜き、コネクタ２３ａ、引出し線部２３ｂ、嵌合部２３ｃ及び下方押圧部２３ｄが一体の内部電極接続金具２３を形成する。嵌合部２３ｃは、円筒状に曲げ加工することにより、周方向の一部に開口２３ｃ１を有する、軸直交断面で見て略Ｃ字状又は略馬蹄形状の形態に形成される。下方押圧部２３ｄは、略Ｌ字状の横断面形状を有するように、コネクタ２３ａは周辺部を起立状に、それぞれ曲げ加工することにより形成される。
【００４４】
嵌合部２３ｃの中央部には、上部が開口し下方に方向転換部を有する（図では上向きコ字状）切れ目２３ｆ’が打ち抜きの際にあらかじめ中心線に沿って設けられている。また切れ目２３ｆ’の両側には、中心線寄りが開口し外寄りに方向転換部を有する（図では横向きコ字状）２個の切れ目２３ｅ’も打ち抜きの際にあらかじめ中心線を挟んで設けられている。
【００４５】
上記切れ目２３ｆ’を作成し、突出部２３ｆを形成する方法の詳細は次の通りである。まず、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入基端側を始端部２３ｆ１’とし、挿入先端側に形成される方向転換部２３ｆ２’を経て挿入基端側の終端部２３ｆ３’に至る切れ目２３ｆ’を作成する。次に、内部電極接続金具２３の曲げ加工後、切れ目２３ｆ’の開口上部側（発熱体挿入基端側）の折曲基準線２３ｆ０’中心に下部（発熱体挿入先端側）を嵌合部２３ｃの径方向内側へ押し込み、切れ目２３ｆ’により生ずる爪状部２３ｆ”を折り込んで突出部２３ｆを形成する。
【００４６】
一方、上記切れ目２３ｅ’を作成し、上方押圧部２３ｅを形成する方法の詳細は次の通りである。まず、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入基端側を始端部２３ｅ１’とし、挿入中間部に形成される方向転換部２３ｅ２’を経て挿入先端側の終端部２３ｅ３’に至る切れ目２３ｅ’を作成する。次に、内部電極接続金具２３の曲げ加工後、切れ目２３ｅ’の開口側（中心線側）の折曲基準線２３ｅ０’中心に切れ目２３ｅ’により生ずる爪状部２３ｅ”を嵌合部２３ｃの径方向内側へ押し込み、２個の上方押圧部２３ｅを形成する。
【００４７】
なお、突出部２３ｆ及び上方押圧部２３ｅについて、切れ目２３ｆ’，２３ｅ’の形状をＵ字状等適宜選択できるのは勿論、その個数を増減でき、プレスにより膨出部を一体成型したり、別体の突出部を取り付けたりすることもできる。
【００４８】
図８は、酸素センサの組立方法の一例を示す工程説明図である。まず、発熱体３が内部電極接続金具２３の後方側から前方側へ挿入され、内部電極接続金具２３の下方押圧部２３ｄ，上方押圧部２３ｅ及び突出部２３ｆとで発熱体３は径方向に保持される。この状態で、内部電極接続金具２３に接続されたリード線２０が、セラミックセパレータ１８のリード線挿通孔７２とグロメット１７のリード線挿通孔９１とに順次挿通されて外部へ引き出される。内部電極接続金具２３の鍔２３ｇがセラミックセパレータ１８の前端面に当接するように配置され、かつ発熱体３の後端部が、発熱体端部収容穴７２ａの底面７２ｂで受け止められ、軸線方向の位置決めがなされる。なお、外部電極接続金具３３に接続されたリード線２１も、リード線挿通孔７２，９１に順次挿通して外部へ引き出される。一方、ケーシング１０に酸素検出素子２を組み込んで別途組み立てておく。そして、酸素検出素子２が組み込まれたケーシング１０の後端部側と、両電極接続金具２３，３３及び発熱体３が組み込まれたフィルタアセンブリ１６の前端部側とを相対的に接近させると、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面をガイドとして発熱体３が徐々に挿入される（図８（ａ））。ここで、「相対的に接近」とは、ケーシング１０とフィルタアセンブリ１６との間で、いずれか一方を固定し他方を移動させるか、又は両者を互いに逆方向に移動させることにより、両者を接近させることを表している。
【００４９】
やがて、酸素検出素子２の中空部２ａの後端開口部から内部電極接続金具２３の嵌合部２３ｃの外面が座ぐり穴２ｄ内壁面に嵌入され、ほぼ同時に酸素検出素子２の外周面が外部電極接続金具３３に挿入される。このとき、発熱体３は上方押圧部２３ｅ及び下方押圧部２３ｄにより、酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧され酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に全接触状態で接触することになる。所定の挿入位置において、グロメット１７と第一フィルタ保持部５１とを加締めて、グロメット加締部６７を形成する。このとき形成されるグロメット１７とリード線２０との間の摩擦力Ｆが発熱体３を保持する保持手段となる。最後にケーシング加締部７６を形成する（図８（ｂ））。
【００５０】
なお、図８（ａ）で、ケーシング１０とフィルタアセンブリ１６とを組立てるとき、両電極接続金具２３，３３及び発熱体３を組み込んだ状態で、セラミックセパレータ１８の前端部を主筒１４の後端開口部より挿入する方法もある。この場合には、酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面をガイドとして発熱体３が徐々に挿入されてゆき、内部電極接続金具２３の嵌合部２３ｃの外面が座ぐり穴の内壁面２ｄに嵌入され、ほぼ同時に酸素検出素子２の外周面が外部電極接続金具３３に挿入される。このとき、発熱体３の外面は上方押圧部２３ｅ及び下方押圧部２３ｄにより酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧され酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に全接触状態で接触することになる。その後、両リード線２０，２１をグロメット１７のリード線挿通孔９１から外部へ引き出しながら、フィルタアセンブリ１６の前端部側をケーシング１０の後端部側に対して相対的に接近させ、ケーシング１０にかぶせる。
【００５１】
次に、本発明の酸素センサにおいて、図７とは異なる内部電極接続金具を用いた場合の実施例について説明する。図１０及び図１１に示す内部電極接続金具の他の実施例では、図７のものに対して下記（１）〜（４）の点で変更を加えてある。なお、図７の実施例と共通する部分には同一符号を付して説明を省略する。（１）下方押圧部２３ｄ（押圧部）を形成する面２３ｄ１の後端部に、発熱体３の少なくとも挿入先端部を内部電極接続金具２３の軸線方向に沿うようにガイドする第一ガイド体２３ｄ３（押圧部ガイド体）が一体形成されている。具体的には、下方押圧部２３ｄを形成する面２３ｄ１の後端部に斜め方向の折り目２３ｄ００（折曲基準線２３ｄ００’）を形成し、この折り目２３ｄ００から後方側を径方向外側に折り曲げる。これにより、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入基端側において、発熱体３の外周面から離間する方向（径方向外側）に拡開された第一ガイド体２３ｄ３が、上記面２３ｄ１の後端部に一体形成される（図１１（ａ）参照）。このように、発熱体３の挿入方向基端側に位置する第一ガイド体２３ｄ３が発熱体３の外周面から離間する方向（径方向外側）に広がっているので、そのガイド作用により発熱体３の挿入がスムーズになる。
【００５２】
（２）上方押圧部２３ｅ（押圧部）を形成する本体部２３ｅ１の後端部に、発熱体３の少なくとも挿入先端部を内部電極接続金具２３の軸線方向に沿うようにガイドする第二ガイド体２３ｅ２（押圧部ガイド体）が一体形成されている。具体的には、上方押圧部２３ｅを形成する本体部２３ｅ１（爪状部２３ｅ”）の後端部に斜め方向の折り目２３ｅ００（折曲基準線２３ｅ００’）を形成し、この折り目２３ｅ００から後端側を径方向外側に折り曲げる。これにより、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入基端側において、発熱体３の外周面から離間する方向（径方向外側）に拡開された第二ガイド体２３ｅ２が、本体部２３ｅ１に連続してその後方側に一体形成される（図１１（ｂ）参照）。このように、発熱体３の挿入方向基端側に位置する第二ガイド体２３ｅ２が発熱体３の外周面から離間する方向（径方向外側）に広がっているので、そのガイド作用により発熱体３の挿入がスムーズになる。
【００５３】
（３）嵌合部２３ｃにおいて、まず第一切れ目２３ｆ’を作成する。具体的には、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入先端側を第一始端部２３ｆ１’とし、挿入基端側に形成される第一方向転換部２３ｆ２’を経て挿入先端側の第一終端部２３ｆ３’に至る、茸状又は舌状の第一切れ目２３ｆ’を作成する（図１０（ｃ）参照）。そして、この第一切れ目２３ｆ’の内側に生ずる爪状部２３ｆ”を、折曲線２３ｆ０（折曲基準線２３ｆ０’）を中心として径方向内側へ折り曲げて突出部２３ｆが形成される。したがって、突出部２３ｆは発熱体３の外周面に向けて折曲形成されることになる（図１１（ｃ）参照）。
【００５４】
次に、同じく嵌合部２３ｃにおいて、第一切れ目２３ｆ’の外側に第二切れ目２３ｈ’を作成する。具体的には、第一切れ目２３ｆ’の外側で発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入先端側を第二始端部２３ｈ１’とし、挿入基端側に形成され第一方向転換部２３ｆ２’よりも大径の第二方向転換部２３ｈ２’を経て、第一切れ目２３ｆ’の外側で挿入先端側の第二終端部２３ｈ３’に至る、蒲鉾状またはドーム状の第二切れ目２３ｈ’を作成する（図１０（ｃ）参照）。
【００５５】
そして、第一始端部２３ｆ１’と第二始端部２３ｈ１’とが始端接続切れ目２３ｉ’で結ばれ、第一終端部２３ｆ３’と第二終端部２３ｈ３’とが終端接続切れ目２３ｊ’で結ばれると、第一切れ目２３ｆ’，第二切れ目２３ｈ’，始端接続切れ目２３ｉ’及び終端接続切れ目２３ｊ’で囲まれた領域が切り取られて空間部２３ｈ”が形成される（図１０（ｃ）参照）。
【００５６】
突出部２３ｆは、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入先端側に位置する第一始端部２３ｆ１’と第一終端部２３ｆ３’とを結ぶ線（図１１（ｃ）では折曲線２３ｆ０）を支軸として、その緩衝作用により発熱体３からの衝撃力を緩和するので、発熱体３の切損の防止に効果を発揮する。空間部２３ｈ”は、押圧力Ｐ1と押圧力Ｐ2とに対して、突出部２３ｆの緩衝効果を高める（径方向の移動可能範囲が大きくなる）ことにより、これらの押圧力Ｐ1，Ｐ2が大きくなったり、発熱体３が振動を生じたりしても、発熱体３の切損等を発生しにくくしている。なお、第一切れ目２３ｆ’及び第二切れ目２３ｈ’の形状については図示以外に適宜選択できる。
【００５７】
（４）突出部２３ｆを形成する本体部２３ｆ１の後端部に、発熱体３の少なくとも挿入先端部を内部電極接続金具２３の軸線方向に沿うようにガイドする第三ガイド体２３ｆ２（突出部ガイド体）が一体形成されている。具体的には、突出部２３ｆを形成する本体部２３ｆ１（爪状部２３ｆ”）の後端部（先端部）に幅方向の折り目２３ｆ００（折曲基準線２３ｆ００’）を形成し、この折り目２３ｆ００から後方側を径方向外側に折り曲げる。これにより、発熱体３の内部電極接続金具２３への挿入基端側において、発熱体３の外周面から離間する方向（径方向外側）に拡開された第三ガイド体２３ｆ２が、本体部２３ｅ１に連続してその後方側に一体形成される。したがって突出部２３ｆは、径方向内側に折り曲げられた本体部２３ｆ１と、径方向外側に折り曲げられたガイド体２３ｆ２とで正面視くの字状又はＶ字状を呈する（図１１（ｃ）参照）。折り目２３ｆ００から後方側を径方向外側に折り曲げるだけで、発熱体３の外周面から離間する方向に拡開される第三ガイド体２３ｆ２を容易に得ることができ、発熱体３の挿入がスムーズになって作業性が向上する。
【００５８】
なお、図１２及び図１３は、それぞれ図１０の内部電極接続金具を組み付けた状態を示し、第一実施例の図５及び図６に相当する。
【００５９】
さらに、図１１（ｃ）及び（ｄ）の突出部に代わる他の実施例を図１４に示す。
図１４（ａ）は、突出部２３ｆを略矩形状に形成した例を表している。図１４（ｂ）は、突出部２３ｆを略矩形状に形成するとともに、本体部２３ｆ１と第三ガイド体２３ｆ２との間に正面視略円弧状の径方向内側への溝状折曲部２３ｆ３を設けた例を表している。折曲部２３ｆ３を設けたため、折曲線２３ｆ０が第一切目２３ｆ’における第一始端部２３ｆ１’と第一終端部２３ｆ３’とを結ぶ線の位置（図１０（ｃ）参照）から、突出部２３ｆの軸線方向中間位置へ移動している。図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）の変更に加えてさらに、本体部２３ｆ１に径方向内側へ略半球状に突出する膨出部２３ｆ４を設けている。したがって、図１４（ｂ）の例と同様に、折曲線２３ｆ０が突出部２３ｆの軸線方向中間位置へ移動している。そして、図１４（ｃ）の断面図に示すように、発熱体３が膨出部２３ｆ４と折曲部２３ｆ３との２カ所の内面側で支持される場合がある。
【００６０】
次に、図１１（ａ）の下方押圧部に代わる他の実施例を図１５に示す。
図１５（ａ）は、下方押圧部２３ｄを構成する面２３ｄ１が傾斜を有することにより、交差する二面２３ｄ１，２３ｄ２が略Ｖ字状の横断面形状を呈する例を示し、図１５（ｂ）では、下方押圧部２３ｄを構成する面２３ｄ４が略円弧状の横断面形状を有する場合を例示している。下方押圧部２３ｄを構成するこれらの面２３ｄ１，２３ｄ４を用いて、発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押すことによって、発熱体３の少なくとも一部を酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に対して有効に接触させることができる。また、図１５（ｃ）に示す下方押圧部２３ｄは、曲げ加工により二面２３ｄ１，２３ｄ２が交差して略Ｌ字状の横断面形状を有する一枚の板状体で形成されている。そして図１５（ｃ）では、下方押圧部２３ｄを構成する面２３ｄ１が緩やかな曲面を有しているので、発熱体３の外周面と広い面で接することができる。その結果、下方押圧部２３ｄ一箇所のみで発熱体３を酸素検出素子２の中空部２ａの中心軸線Ｏ2と交差する方向に押圧する場合でも、発熱体３の少なくとも一部を酸素検出素子２の中空部２ａ内壁面に接触させることが可能になる。
【００６１】
以上の説明において、ガイド体構造として、下方押圧部２３ｄ、上方押圧部２３ｅ及び突出部２３ｆはそれぞれ異なる形態を採用したが、各形態を相互に交換して使用可能であり、またいずれかの形態に統一して用いることも差し支えない。さらに、例示した以外のガイド体構造を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の酸素センサの縦断面図。
【図２】図１の酸素センサの一部拡大縦断面図。
【図３】酸素検出素子への組み付け状態を示す分解斜視図。
【図４】図３の組み付け後の縦断面図。
【図５】図４の要部を示す一部拡大縦断面図。
【図６】図５の横断面図。
【図７】内部電極接続金具の左側面図、正面図及び展開図。
【図８】図１の酸素センサの組立方法の一例を示す工程説明図。
【図９】酸素検出素子と発熱体の位置関係を説明する概念図。
【図１０】図７の内部電極接続金具の変更例を示す左側面図、正面図及び展開図。
【図１１】図１０（ｂ）におけるＸ部，Ｙ部及びＺ部の詳細図。
【図１２】図１０の内部電極接続金具の酸素検出素子への組み付け状態を示す縦断面図。
【図１３】図１２の横断面図。
【図１４】図１１（ｃ）及び（ｄ）の突出部に代わる他の実施例を示す斜視図及び断面図。
【図１５】図１１（ａ）の下方押圧部に代わる他の実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 酸素センサ
２ 酸素検出素子
２ａ 中空部
２ｂ 外部電極層
２ｃ 内部電極層
２ｄ 座ぐり穴（座ぐり部）
３ 発熱体
３ａ 発熱部
１０ ケーシング
１３ 外筒
１７ グロメット
１８ セラミックセパレータ
２０，２１ リード線
２３ 内部電極接続金具（端子金具）
２３ｃ 嵌合部（固定部）
２３ｄ 下方押圧部（押圧部）
２３ｄ００ 折り目
２３ｄ３ 第一ガイド体（押圧部ガイド体）
２３ｅ 上方押圧部（押圧部）
２３ｅ００ 折り目
２３ｅ２ 第二ガイド体（押圧部ガイド体）
２３ｅ’ 切れ目
２３ｅ” 爪状部
２３ｆ 突出部
２３ｆ００ 折り目
２３ｆ２ 第三ガイド体（突出部ガイド体）
２３ｆ’ 第一切れ目
２３ｆ” 爪状部
２３ｈ’ 第二切れ目
２３ｈ” 空間部
２３ｉ’ 始端接続切れ目
２３ｊ’ 終端接続切れ目
７２，９１ リード線挿通孔
７２ａ 発熱体端部収容穴
７２ｂ 底面（位置決め手段）
Ｆ 摩擦力（保持手段）
Ｏ1 発熱体の中心軸線
Ｏ2 酸素検出素子の中空部の中心軸線
Claims (13)
- 先端部が閉じた中空軸状をなし、その中空部の内外面にそれぞれ電極層を有する酸素検出素子と、前記酸素検出素子の中空部に配置され、該酸素検出素子を加熱する軸状の発熱体と、前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、該酸素検出素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に固定される固定部を有するとともに前記発熱体を把持しない端子金具とを備え、該端子金具には、前記発熱体を把持せず、かつ前記発熱体の挿入に伴い弾性的に押し広げられ、その弾性復元力により前記発熱体を前記酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に押圧する押圧部が少なくとも一箇所以上設けられ、前記発熱体は、端子金具とは別体に形成された保持手段によって保持されるとともに、前記押圧部により少なくともその一部が前記酸素検出素子の中空部内壁面に接触していることを特徴とする酸素センサ。
- 先端部が閉じた中空軸状をなし、その中空部の内外面にそれぞれ電極層を有する酸素検出素子と、前記酸素検出素子の中空部に配置され、該酸素検出素子を加熱する軸状の発熱体と、前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、該酸素検出素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に固定される固定部を有する端子金具とを備え、該端子金具には、前記発熱体を前記酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に押圧する押圧部が少なくとも一箇所以上設けられ、前記発熱体は、端子金具とは別体に形成された保持手段にて保持されるとともに、前記押圧部により少なくともその一部が前記酸素検出素子の中空部内壁面に接触するものであり、さらに、
内側に前記酸素検出素子を収容する筒状の外筒と、前記端子金具に接続され、前記酸素検出素子の出力を外部へ取り出すためのリード線と、内部に前記リード線が挿通される軸状のリード線挿通孔を有し、前記外筒の後端開口部に内嵌されることにより、該外筒の開口部内壁と該リード線との間をシールするグロメットとを備え、前記保持手段が、前記グロメットの前記リード線挿通孔に位置する前記リード線と、当該グロメットとの間の摩擦力であることを特徴とする酸素センサ。 - 先端部が閉じた中空軸状をなし、その中空部の内外面にそれぞれ電極層を有する酸素検出素子と、前記酸素検出素子の中空部に配置され、該酸素検出素子を加熱する軸状の発熱体と、前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、該酸素検出素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に固定される固定部を有するとともに前記発熱体を把持しない端子金具とを備え、該端子金具には、前記発熱体を把持せず、かつ前記発熱体の挿入に伴い弾性的に押し広げられ、その弾性復元力により前記発熱体を前記酸素検出素子の中空部の中心軸線と交差する方向に押圧する押圧部が少なくとも一箇所以上設けられ、前記発熱体は、前記押圧部により前記酸素検出素子の中空部内壁面に沿うように接触していることを特徴とする酸素センサ。
- 前記押圧部は、前記端子金具の軸線方向に離れた形態で少なくとも二箇所に設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の酸素センサ。
- 内部に前記リード線が挿通される軸状のリード線挿通孔を有するセラミックセパレータが、前記酸素検出素子の後端部側に配置され、該セラミックセパレータには、その前端面に開口する発熱体端部収容穴が形成され、該発熱体端部収容穴の底面が、前記セラミックセパレータの軸線方向中間部に位置して前記発熱体の位置決め手段を構成する請求項１ないし４のいずれかに記載の酸素センサ。
- 前記固定部に前記押圧部のうち少なくとも一つ以上が形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の酸素センサ。
- 前記固定部に形成される押圧部は、前記固定部の周面の少なくとも一部を径方向内側へ突出させて形成され、前記発熱体の外周面に係合されている請求項６記載の酸素センサ。
- 前記押圧部には、前記発熱体を前記端子金具に挿入する際、前記発熱体の少なくとも挿入先端部が円滑に挿入されるようにガイドする押圧部ガイド体が一体形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の酸素センサ。
- 前記押圧部ガイド体は、前記発熱体の外周面から離間する方向に連続的又は段階的に拡開する形態を有する請求項８記載の酸素センサ。
- 前記固定部の周面のうち、前記発熱体が前記酸素検出素子の中空部内壁面と接触する側に対応して、前記発熱体の外周面に向けて突出する突出部が設けられている請求項１ないし９のいずれかに記載の酸素センサ。
- 前記酸素検出素子の中空部の後端開口部の端面から前端部側に向かってその軸線方向に所定長さにわたり設けられ、前記酸素検出素子の中空部内壁面の内径よりも大なる内径を有する座ぐり部に、前記固定部が直接又は他部材を介して間接的に嵌入され、前記突出部と前記発熱体との係合位置が、前記酸素検出素子の中空部内壁面の延長線上にある請求項１０記載の酸素センサ。
- 前記突出部には、前記発熱体を前記端子金具に挿入する際、前記発熱体の少なくとも挿入先端部が円滑に挿入されるようにガイドする突出部ガイド体が一体形成されている請求項１０又は１１記載の酸素センサ。
- 前記突出部ガイド体は、前記発熱体の外周面から離間する方向に連続的又は段階的に拡開する形態を有する請求項１２記載の酸素センサ。
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