JP3713133B2 - Oxygen sensor - Google Patents

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JP3713133B2
JP3713133B2 JP24982697A JP24982697A JP3713133B2 JP 3713133 B2 JP3713133 B2 JP 3713133B2 JP 24982697 A JP24982697 A JP 24982697A JP 24982697 A JP24982697 A JP 24982697A JP 3713133 B2 JP3713133 B2 JP 3713133B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素センサ、あるいは所定の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】
近年、自動車エンジン等の内燃機関において、その空燃比制御等に使用するための各種酸素センサが開発されている。近年では特に、排気ガスによる大気汚染など環境保護上の問題に対応するために、排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素センサについても、とりわけ高性能で長寿命のものに対する需要が高まっている。
【０００３】
例えば、このような酸素センサとして代表的なものには、ＺｒＯ2等の酸素イオン電導性固体電解質により先端部が閉じた中空軸状に形成された酸素検知素子を筒状のケーシング内に収容し、該酸素検知素子の先端外面を被検出雰囲気と接触させるとともに、その内側空間に基準ガスとしての大気を導入して、該検知素子に生ずる酸素濃淡電池起電力により被検出雰囲気中の酸素濃度を測定するようにした構造のものが広く使用されている。
【０００４】
ところで、上述のような酸素センサは自動車に搭載される場合、エンジンルーム以外にも、例えば車両の足周り部分に近い排気管等に取り付けられることも多い。このような状況においては酸素センサは、雨中走行時や洗車時等に水滴の噴射を受けたり、油分等の汚れの付着、さらには跳ね上がった小石等から受ける衝撃など、かなり厳しい環境にさらされることとなる。この場合、酸素検知素子を水滴や汚れの付着から保護するために、これを収容するケーシングの構造としては、なるべく高強度で密閉性の高いものを使用しなければならない。しかしながら、ケーシング内へは検知素子の基準ガスとして大気を導入する必要があることから、外部との連通部も必ず設けなければならない。すなわち、上記酸素センサを厳しい環境下で長期に亙って安定的に作動させるには、水等に対する液密性を一定レベル以上に高めつつ、しかも気通性は確保するという相反した課題を同時に解決する必要がある。
【０００５】
そこで、このような要求に応じるため、例えば特開平８−２０１３３８号公報には、ケーシングに気通孔を設け、さらにこれを撥水性フィルタで覆うことにより、水滴等の侵入は阻止しつつ大気の流通は確保できるようにした構造の酸素センサが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に開示されている酸素センサにおいては、筒状のケーシングの末端部に気通孔を形成し、この周囲を筒状の撥水性フィルタで覆った後、さらにその外側を気通孔を有する筒状の外側カバーで覆い、該外側カバーとケーシングとの間にかしめ部を形成することにより、該フィルタを固定する構造となっている。すなわち、フィルタを含めた通気構造部が、ケーシングと一体不可分な形で構成されているのであるが、この構造には次のような欠点がある。
▲１▼酸素検知素子やリード線のセパレータなど、ケーシング内に必要な部品を全て組み込み、さらにケーシングの末端開口部から検知素子のリード線を後方に引き出した状態で、該ケーシングに対するフィルタの組付けを行わなければならないので、組立作業が極めて面倒で能率が悪い。
【０００７】
▲２▼フィルタをケーシングと外側カバーとの間で保持する構造の場合、一般にはケーシング外周面に筒状のフィルタを外挿し、その状態でさらに外側カバーをケーシングに対して軸方向に相対移動させながら嵌め入れ、最後にカバーをかしめることにより製造される。この場合、外側カバーを嵌め入れる際に、フィルタが外側カバーと連れ移動して位置ずれを起こすことがある。ところが、前記公報に開示された酸素センサでは、外側カバーがフィルタの後端縁を超えてケーシングの末端付近まで延びており、しかもそこで周方向にかしめられている構造となっているので、フィルタが位置ずれを起こしているか否かを外側からは全く判別することができない。この場合、もしかしめ部からフィルタが外れていると、外側カバーの気通孔からフィルタの縁を迂回してケーシング側の気通孔ヘ至る経路が形成されてシールが不完全となり、ここを通って水等がケーシング内側へ漏れ込む可能性が生ずる。
【０００８】
▲３▼ケーシング内への部品の組付けを終了しないとフィルタの組付けが行えないので、全体の工程が直列的にならざるを得ず生産性に劣る。また、フィルタの組付けはセンサ組立工程全体のほぼ終わり近くで行われるため、上述のようなかしめ不良など、フィルタ組付けに伴う不良が後に発見された場合に、センサ完成品の全体を不良品として排除せざるを得なくなり、極めて無駄が多い。
【０００９】
本発明は、フィルタを含む通気性構造部を有していながら製造能率が高く、また、不良発生時に生ずる部品等の無駄を最小限に抑さえることができる酸素センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上述の課題を解決するための本発明の酸素センサは、下記のように構成されることを特徴とする。すなわち、該酸素センサは、軸状の酸素検知素子と、酸素検知素子を収容する筒状のケーシングと、そのケーシングとは独立した筒状体としてこれにほぼ同軸的に設けられ、酸素検知素子からのリード線が自身の後方外側へ延びることを許容しつつ、ケーシングに対し後方側から連結されるフィルタアセンブリと、フィルタアセンブリとケーシングとを互いに結合する結合部を備える。そして、そのフィルタアセンブリは、ケーシングに対し後方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内部が該ケーシングの内部と連通し、かつ壁部に１ないし複数の気体導入孔が形成されたフィルタ保持部と、該フィルタ保持部の気体導入孔を外面側から塞ぐように配置され、液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタと、フィルタをフィルタ保持部に対して固定する補助フィルタ保持部とを備えて構成され、それらフィルタ及び気体導入孔を経て外気がケーシング内に導入される。また、フィルタはケーシングの外周に沿う筒状に形成され、補助フィルタ保持部の後端側には周方向に沿って前記フィルタかしめ部が形成され、フィルタの後端部がフィルタかしめ部においてフィルタ保持部と補助フィルタ保持部との間で保持されるとともに、補助フィルタ保持部の後端面位置において、フィルタ保持部との間に形成される環状の隙間の開口部が、該補助フィルタ保持部とフィルタ保持部との間に位置するフィルタを目視するためのフィルタ確認部とされる。なお、本明細書においては、酸素検知素子の軸方向において先端部に向かう側を「前方側」、これと反対方向に向かう側を「後方側」とする。また、該酸素センサにおいては、ケーシングとフィルタアセンブリとを互いに別体に形成し、フィルタアセンブリをケーシングの後方側に配置して、その後結合部を形成することにより、それらケーシングとフィルタアセンブリとを互いに連結することができる。
【００１１】
上記本発明の酸素センサの特徴の要旨は、フィルタを含む気通構造部をフィルタアセンブリとしてケーシングとは独立に構成し、これをケーシングに連結・一体化した構成を有する点にある。これにより、次のような効果が達成される。
▲１▼フィルタアセンブリの組立ては、酸素検知素子などのケーシング内への組付けとは独立に行うことができるので、例えば検知素子のリード線が邪魔になったりせず、組立作業を極めて能率的に行うことができる。
▲２▼ケーシング内への部品の組付けと、フィルタアセンブリの組立てとを並行して行えるので、生産性が飛躍的に向上する。また、フィルタの組付け不良などが生じても、フィルタアセンブリの段階で不良が発見できれば、センサ完成品に該不良の影響は及ばず、部品等の無駄等が生じにくい。
【００１２】
なお、本発明においてフィルタは、例えばポリテトラフルオロエチレン等、フッ素系樹脂からなる多孔質樹脂形成物で構成された防水性かつ通気性を有するものを使用できる。具体的には、例えばポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）の未焼成成形体を、ＰＴＦＥの融点よりも低い加熱温度で１軸以上の方向に延伸することにより得られる多孔質繊維構造体（例えば、特公昭４２−１３５６０、特公昭５１−１８９９１、特公昭５６−４５７７３、特公昭５６−１７２１６、特開昭５８−１４５７３５、特開昭５９−１５２８２５、特開平３−２２１５４１、特開平７−１２６４２８、特開平７−１９６８３１等、商品名：例えばゴアテックス（ジャパンゴアテックス（株）））を用いたものを使用できる。
【００１３】
フィルタアセンブリは、ケーシングの後方側に対し内部が互いに連通するようにこれと同軸的かつ一体的に設けられ、壁部に１ないし複数の気体導入孔が形成されたフィルタ保持部と、該フィルタ保持部の外側において気体導入孔を塞ぐように配置され、液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタと、そのフィルタの外側に配置される筒状に形成され、壁部に１ないし複数の補助気体導入孔が形成されるとともに、該フィルタをフィルタ保持部との間で挟み付けて保持する補助フィルタ保持部とを備えたものとして構成できる。この場合、補助気体導入孔からフィルタを経て気体導入孔より外気がケーシング内に導入される。すなわち、内外のフィルタ保持部によりフィルタを確実に保持することができ、フィルタ保持部へのフィルタの組付けも容易である。例えばフィルタを円筒状に形成した場合、フィルタ保持部に対し該フィルタを外挿し、さらにその外側から保持フィルタ保持部を嵌め入れ、気体導入孔及び補助気体導入孔と干渉しない位置において、フィルタ保持部と補助フィルタ保持部とを結合する保持部結合部を形成すればよい。
【００１４】
気体導入孔及び補助気体導入孔は、それぞれフィルタ保持部及び補助フィルタ保持部に対し、軸方向中間部において互いに対応する位置関係で周方向に沿って所定の間隔で複数個形成することができる。これにより、フィルタアセンブリ側からケーシング内へ外気を偏りなく導入することができる。また、フィルタ保持部を周方向に取り囲むように、例えば筒状のフィルタをその外側に配置し、補助フィルタ保持部には保持部結合部として、フィルタを挟んで該補助フィルタ保持部をフィルタ保持部に向けてかしめることにより、その周方向に沿って環状のフィルタかしめ部を形成することができる。保持部結合部を環状のフィルタかしめ部とすることで、フィルタアセンブリの組立てが一層容易となる。なお、この環状のかしめ部は、軸方向において気体導入孔及び補助気体導入孔の列を挟む両側に形成できる。この場合、各かしめ部において、補助フィルタ保持部とフィルタ保持部との間にフィルタの縁を挟み込む形にすることで、補助気体導入孔からフィルタの縁を迂回してフィルタ保持部の気体導入孔ヘ至る経路が形成されにくくなり、ここを通って水等がフィルタ保持部内側ひいてはケーシング内側へ漏れ込む可能性も小さくなる。
【００１５】
また、フィルタを上述のように筒状に形成してフィルタ保持部の外周に沿うように配置する場合、補助フィルタ保持部の後端縁側には周方向に沿ってフィルタかしめ部を形成することができる。そして、該補助フィルタ保持部の後端側には、フィルタ保持部との間に位置するフィルタを目視するためのフィルタ確認部を形成できる。このようにすれば、次のような利点がある。すなわち、フィルタ保持部に筒状のフィルタを外挿し、その状態でさらに補助フィルタ保持部をフィルタ保持部に対して軸方向に相対移動させながら嵌め入れる際に、フィルタが補助フィルタ保持部と連れ移動して位置ずれを起こすことがありうる。この場合、万一この状態でフィルタかしめ部が形成されれば、かしめ部からフィルタが外れてシールが不完全となるのであるが、フィルタ確認部においてフィルタが上述のように目視できるようになっていることで、そのようなフィルタのかしめ不良を容易に発見できる。
【００１６】
また、補助フィルタ保持部の前端縁側にフィルタかしめ部を形成する場合、そのフィルタかしめ部においてフィルタを部分的に露出させるフィルタ確認露出部を形成することもできる。こうすれば、補助フィルタ保持部の前端縁側においてもかしめ部においてフィルタが正常にかしめられているか否かを容易に判別できる。
【００１７】
次に、フィルタアセンブリは、ケーシングに対し各種方法により連結することができる。例えば、フィルタ保持部は、その先端側においてケーシングに対し外側からこれに重なりを生じるように配置することができ、その重なり部においてフィルタ保持部をケーシングに向けてかしめることにより、それらの周方向に連結部としての環状のアセンブリ連結かしめ部を形成して、そのアセンブリ連結かしめ部により、フィルタ保持部の内周面をケーシング外周面に対して気密状態で圧接する構成とすることができる。すなわち、フィルタアセンブリをアセンブリ連結かしめ部によりケーシングに対して容易に組みつけることができる。なお、かしめ部に代えて、あるいはかしめ部とともに、環状の溶接部（例えば、抵抗溶接部あるいはレーザー溶接部）を形成するようにしてもよい。
【００１８】
次に、フィルタ保持部は、自身の軸方向中間部に形成された段付き部により、該段付き部に関して軸方向前方側を第一部分、同じく軸方向後方側を第二部分として、該第二部分が第一部分よりも径小となるように構成することができる。この場合、気体導入孔は、その第二部分の壁部に形成することができる一方、第一部分には、ケーシングの後端部を上記段付き部に直接又は他部材を介して間接的に当接する位置まで挿入する構成とすることができる。また、ケーシングに対する重なり部は第一部分に形成され、ここに前述のアセンブリ連結かしめ部（あるいは溶接部）を形成することができる。
【００１９】
上記構成によれば、段付き部を利用して、フィルタ保持部のケーシングに対する軸方向の位置決めを簡単に行うことができる。また、径小側の第二部分に気体導入孔を形成し、ここにフィルタ及び補助フィルタ保持部を外側から嵌め入れる構成とすれば、例えばフィルタ保持部を第二部分が上となるように立てた状態で、上側からフィルタ及びフィルタ保持部を順次外挿する際に、段付き部にそれらフィルタ及びフィルタ保持部を当てて止めることができるので、フィルタアセンブリの組立てがさらに容易になる。この場合、補助フィルタ保持部の内径は、第一部分の外径よりも小さく設定しておく必要がある。
【００２０】
また、上記酸素センサには、酸素検知素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数のリード線挿通孔が軸方向に貫通して形成されたセラミックセパレータを設けることができる。この場合、該セラミックセパレータは、酸素検知素子の軸方向において後方側がフィルタ保持部の内側に入り込み、同じく前方側がケーシングの内側に入り込むように配置することができる。セラミックセパレータの一部をフィルタ保持部の内側に進入させることで、該セラミックセパレータの後方側においてフィルタ保持部内に形成される空きスペースが小さくなり、ひいてはその分だけ酸素センサの軸方向の長さが減じて全体をコンパクトに構成できるようになる。
【００２１】
この場合、セラミックセパレータには、その軸方向中間位置においてその外周面から突出する形態でセパレータ側支持部を、例えばフランジ状に形成することができる。そして、該セラミックセパレータは、セパレータ側支持部よりも前方側に位置する部分を前記ケーシングの後端部内側に入り込ませた状態で、該セパレータ側支持部においてケーシングの後端面に対し直接又は他部材を介して間接的に当接する一方、該セパレータ側支持部によりも後方側に位置する部分をケーシングの外側に突出させた状態で配置することができる。また、フィルタ保持部は、軸方向中間に前述の段付き部が形成される場合、セラミックセパレータの突出部分を第二部分の内側まで進入させてこれを覆うとともに、段付き部においてセパレータ側支持部に対し、ケーシングとは反対側から直接又は他部材を介して間接的に当接するように配置することができる。すなわち、ケーシングの端面とフィルタ保持部の段付き部との間でセパレータ側支持部を挟み付けることにより、ケーシング内でセラミックセパレータを、より安定的に支持することが可能となり、ひいてはがたつき等によるセパレータの割れや欠けといったトラブルも生じにくくなる。
【００２２】
例えば、セラミックセパレータには、気体導入孔から流入した外気をケーシング内側へ導く気通用連通部を、その後端面から前端面まで軸方向に貫通した形で形成することができる。これにより、基準ガスとしての外気を確実かつ速やかに酸素検知素子内部まで導くことができるが、何らかの要因により気体導入孔から水滴等が浸入した場合には、上記気通用連通部を介してその水滴が酸素検知素子の内側へ漏れ込む可能性がある。この場合、セラミックセパレータの後端面を、気体導入孔よりも後方側に位置させるようにすれば、水滴が仮に浸入しても、これが気通用連通部からケーシング内に漏れ込むためには、セラミックセパレータの後端面側に迂回しなければならないため、水滴が酸素検知素子側へ漏れ込む可能性をより小さくすることができる。
【００２３】
【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に示す酸素センサ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知素子２と、軸状のセラミックヒータである発熱体３とを備え、それらの外殻を構成する各種部材の組立体として構成される。酸素検知素子２は酸素イオン伝導性を有する固体電解質により構成されている。そ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。また、ベースとなるＺｒＯ2にはＨｆＯ2が含有されていてもよい。
【００２４】
この酸素検知素子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、並びに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、酸素検知素子２はケーシング１０と電気的に絶縁された状態で貫通している。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９ａを有する主体金具９と、その主体金具９の一方の開口部に内側が連通するように結合された主筒１４とを備える。また、図２に示すように、酸素検知素子２の内面及び外面には、そのほぼ全面を覆うように一対の電極層２ｂ，２ｃが設けられている。これら電極層２ｂ，２ｃはいずれも、酸素検知素子２を構成する固体電解質へ酸素を注入するための酸素分子の解離反応、及び該固体電解質から酸素を放出させるための酸素の再結合反応に対する可逆的な触媒機能（酸素解離触媒機能）を有する多孔質電極、例えばＰｔ多孔質電極として構成されている。
【００２５】
次に、主体金具９の一方の開口部には、酸素検知素子２の先端側を所定の空間を隔てて覆うようにプロテクタ１１が設けられ、プロテクタ１１には排気ガスを透過させる複数のガス透過口１２が形成され、これにより排気ガス中の酸素が酸素検知素子２の先端側表面に接触可能となっている。主体金具９の他方の開口部には、前述の主筒１４がインシュレータ６との間にリング１５を介してかしめられ、この主筒１４にさらに、全体として中空筒状に形成されたフィルタアセンブリ１６（気体導入構造部）が外側から嵌合・固定されている。このフィルタアセンブリ１６の図中上端側の開口はゴム等で構成された弾性シール部材１７で封止され、またこれに続いてさらに内方にセラミックセパレータ１８が設けられている。そして、それらセラミックセパレータ１８及び弾性シール部材１７を貫通するように、酸素検知素子２用のリード線２０，２１及び発熱体３用のリード線２８，２９（図２１：図１ではリード線２０，２１の影になって見えない）が配置されている。
【００２６】
酸素検知素子２用の一方のリード線２０は、端子金具２３のコネクタ部２４及びこれに続く引出し線部２５（絶縁管２５ａで覆われているが、これを省略してもよい）、並びに端子金具２３の内部電極接続部２６を経て、前述の酸素検知素子２の内側の電極層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、別の端子金具３３のコネクタ部３４及びこれに続く引出し線部３５並びに外部電極接続部３５ｂを経て、酸素検知素子２の図示しない外側の電極層と電気的に接続されている。また前述の発熱体３に通電するためのプラス側及びマイナス側の一対のヒータ端子部４０が、発熱体３の基端部（図１において上端部）に固定され、これらヒータ端子部４０を経て、発熱体３内に埋設された後述の発熱用抵抗回路に通電されるようになっている。なお、これら一対のヒータ端子部４０に対し、前述の発熱体用のリード線２８，２９がそれぞれ接続される。
【００２７】
次に、フィルタアセンブリ１６の構成について詳しく説明する。なお、繰返しになるが、本明細書においては、酸素検知素子２の軸方向においてその先端部に向かう側（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」として説明を行う。
【００２８】
図３に示すように、フィルタアセンブリ１６は、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、内部が主筒１４の内部と連通し、かつ壁部に複数の気体導入孔５２が形成されたフィルタ保持部５１を備える。そして、そのフィルタ保持部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が配置され、さらに、そのフィルタ５３の外側には、壁部に１ないし複数の補助気体導入孔５５が形成されるとともに、フィルタ５３をフィルタ保持部５１との間で挟み付けて保持する筒状の補助フィルタ保持部５４が配置される。具体的には、気体導入孔５２及び補助気体導入孔５５は、フィルタ保持部５１及び補助フィルタ保持部５４に対し、各軸方向中間部において互いに対応する位置関係で周方向に沿って所定の間隔で形成されており、フィルタ５３は、フィルタ保持部５１を周方向に取り囲むように配置されている。
【００２９】
また、フィルタ保持部５１は、自身の軸方向中間部に形成された段付き部６０により、該段付き部６０に関して軸方向前方側を第一部分６１、同じく軸方向後方側を第二部分６２として、該第二部分６２が第一部分６１よりも径小となるように構成されており、気体導入孔５２はその第二部分６２の壁部に形成されている。さらに、補助フィルタ保持部５４はフィルタ保持部５１の第一部分６１の外径よりも小さい内径を有する。
【００３０】
ここで、フィルタ５３は、例えばポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）の未焼成成形体を、ＰＴＦＥの融点よりも低い加熱温度で１軸以上の方向に延伸することにより得られる多孔質繊維構造体（商品名：例えばゴアテックス（ジャパンゴアテックス（株）））により、水滴等の水を主体とする液体の透過は阻止し、かつ空気及び／又は水蒸気などの気体の透過は許容する撥水性フィルタとして構成されている。これにより、補助気体導入孔５５からフィルタ５３を経て気体導入孔５２より、基準ガスとしての大気（外気）が主筒１４（ケーシング１０）内に導入されるとともに、水滴等の液体状態の水は主筒１４内に侵入することが阻止されるようになっている。
【００３１】
また、図４に示すように、フィルタ５３は、補助フィルタ保持部５４の内面に密着する一方、フィルタ保持部５１の外面とフィルタ５３との間には、例えば補助気体導入孔５５の列に沿って環状形態をなすように所定量の隙間５８が形成されている。さらに、補助フィルタ保持部５４には、周方向に配列する補助気体導入孔５５の列を挟んでその軸方向両側に、フィルタ５３を介して該補助フィルタ保持部５４をフィルタ保持部５１に対して結合する環状のフィルタかしめ部５６，５７が形成されている。
【００３２】
ここで、補助フィルタ保持部５４は、その軸方向後端縁がフィルタ５３の後端縁に対応して位置するように配置されており、該後端縁に沿って周方向にフィルタかしめ部５６が形成されている。これにより、補助フィルタ保持部５４の後端面位置において、フィルタ保持部５１との間に形成される環状の隙間の開口部（フィルタ確認部となる）からフィルタ５３を目視できる。例えば、図５に示すように、フィルタ保持部５１に筒状のフィルタ５３を外挿し、そのさらに外側に補助フィルタ保持部５４を嵌め入れる際に、フィルタ５３が補助フィルタ保持部５４と連れ移動して位置ずれを起こすことがありうる。この場合、この状態で万一フィルタかしめ部５６が形成されれば、フィルタかしめ部５６からフィルタ５３が外れてシールが不完全となるのであるが、フィルタ５３が上述のように目視できるようになっていることで、そのようなフィルタ５３のかしめ不良を容易に発見できる。
【００３３】
また、図４（ａ）に示すように、補助フィルタ保持部５４の前端縁側のフィルタかしめ部５７には、フィルタ５３を部分的に露出させるフィルタ確認露出部５７ａを形成することもできる。こうすれば、補助フィルタ保持部５４の前端縁側においてもフィルタ５３が正常にかしめられているか否かを容易に判別できる。
【００３４】
次に、補助フィルタ保持部５４のそれらフィルタかしめ部５６，５７の間に位置する部分は、フィルタ５３とともに外向きに橈んで凸状に膨出する形態をなし、それによって環状の凸状部５９が形成されている。また、凸状部５９の先端部は環状に平坦化され、その平坦化部分５９ａに補助気体導入孔５５が形成されるとともに、該平坦化部分５９ａの形成によりフィルタ保持部５１がフィルタ５３に押し付けられ、これに密着している。
【００３５】
このような構造とすることで、フィルタ５３を透過してくる外気は、内側に環状の隙間５８が形成されていることで流通抵抗が和らげられ、気体導入孔５２を通ってスムーズに主筒１４内に導入できる。一方、フィルタ５３の外面は補助フィルタ保持部５４の内面と密着しているので、補助気体導入孔５５からフィルタ５３と補助フィルタ保持部５４との間にゴミや油分あるいは水滴等が侵入しにくくなり、ひいてはフィルタ５３の外面側の撥油性あるいは撥水性の低下が阻止ないし抑制されて、常時良好な通気性が確保される。これにより、例えば基準ガス温度が高くなった場合でも、センサ出力の低下が起こりにくくなる。
【００３６】
上記構造を有するフィルタアセンブリ１６は、例えば以下のような方法により製造することができる。まず、図５（ａ）に示すように、フィルタ保持部５１に対し筒状のフィルタ５３を外挿し、さらにその外側に補助フィルタ保持部５４となるべき筒状体５４’を配置する。ここで、フィルタ保持部５１に形成された段付き部６０は、フィルタ５３と筒状体５４’の下縁部を支持してこれらが抜け落ちることを阻止する役割を果たす。続いて（ｂ）に示すように、筒状体５４’を、補助気体導入孔５５の列の両側においてそれぞれフィルタ部に向けて周方向にかしめることにより、フィルタかしめ部５６，５７を形成する。なお、図５（ｃ）及び（ｄ）に示すように、補助フィルタ保持部５４をフィルタ５３よりも前方側へ突出させるとともに、その突出部を径小部５４ｊとして形成し、該径小部５４ｊにおいてかしめ部５４ｋを形成してもよい。これにより、補助フィルタ保持部５４にねじり力が加わったときに、その回り止め効果を更に向上させることができる。
【００３７】
このフィルタかしめ部５６，５７は、図６に示すように、補助フィルタ保持部５４の周方向に沿って配置された複数のかしめパンチ１５１を用いて、該補助フィルタ保持部５４を半径方向に圧縮することにより形成することができる。各かしめパンチ１５１の内周面は互いに連なって補助フィルタ保持部５４の外周面に対応する円筒面を形成するとともに、それぞれ補助フィルタ保持部５４の外周面に対して接近・離間可能とされ、図示しないパンチ駆動部により補助フィルタ保持部５４に対し一斉に接近してこれを圧縮するようになっている。そして、各かしめパンチ１５１の軸方向両端縁には凸条部１５２，１５３が形成され、補助フィルタ保持部５４の外周面に押し付けられてそれぞれ弧状の凹部を形成し、これが周方向に連なることでフィルタかしめ部５６，５７となる。
【００３８】
ここで、かしめパンチ１５１の凸条部１５２，１５３に挟まれた部分は平坦な底部１５４ａ（平坦化部材）を有する凹所１５４とされ、その凹所１５４の深さｈはフィルタ５３と補助フィルタ保持部５４との合計厚さよりも小さく設定されている。このようなかしめパンチ１５１で補助フィルタ保持部５４を圧縮すると、凸条部１５２，１５３が食い込むことでフィルタかしめ部５６，５７が形成される一方、両かしめ部５６，５７に挟まれた部分は外向きに橈んで凸部５９となる。しかしながら、圧縮がある程度進行すると、その凸部５９は凹所１５４の底部１５４ａに当たって止められ、さらに圧縮を継続すると凸部５９は凹所１５４により成形されて、該凹所１５４の平坦な底部に対応して平坦化部分５９ａが形成される。
【００３９】
このとき、補助フィルタ保持部５４はかしめに伴い比較的大きく圧縮変形し、凸部５９における橈み量も大きくなるが、内側のフィルタ保持部５１はそれほど圧縮されないため橈み量も小さい。一方、フィルタ５３は柔軟であるので、補助フィルタ保持部５４に追従して外向きに橈むこととなる。その結果、フィルタ保持部５１とフィルタ５３との間には、フィルタ保持部５１と補助フィルタ保持部５４との両者の橈み量の差に基づいて環状の隙間５８が形成されることとなる。
【００４０】
なお、図４（ｃ）に示すように、フィルタ保持部５１には、少なくとも気体導入孔５２の周囲において内向きに凹む凹状部６３を形成し、その凹状部６３においてフィルタ５３との間に隙間５８を形成するようにしてもよい。この場合、凹状部６３は、図４（ｄ）に示すように、気体導入孔５２の周縁部分を凹ませたディンプル状に形成してもよいし、同図（ｅ）に示すように各気体導入孔５２の配列方向に沿う環状に形成してもよい。
【００４１】
図３に戻り、セラミックセパレータ１８には、各リード線２０及び２１を挿通するための複数のセパレータ側リード線挿通孔（リード線挿通孔）７２が軸方向に貫通して形成されており、その軸方向中間位置には、外周面から突出する形態でフランジ状のセパレータ側支持部７３が形成されている。そして、該セラミックセパレータ１８は、セパレータ側支持部７３よりも前方側に位置する部分を主筒１４の後端部内側に入り込ませた状態で、該セパレータ側支持部７３において主筒１４の後端面に当接するとともに、セパレータ側支持部７３よりも後方側に位置する部分を主筒１４の外側に突出させた状態で配置される。なお、セラミックセパレータ１８の細部については後述する。
【００４２】
上記補助フィルタ保持部５４の外側には、筒状の防護カバー６４がこれを覆うように設けられている。この防護カバー６４は、フィルタ６３への直接的な液滴の噴射あるいは油や汚れ等の付着物の付着を阻止ないし抑制する働きをなす。該防護カバー６４は、例えば気体導入孔５２（あるいは補助気体導入孔５５）に対応する位置においてフィルタ５３との間に気体滞留空間６５を生じるように配置され、軸方向において気体導入孔５２を挟んだ両側部分が、フィルタ保持部５１の外面に対しカバー接合部としてのかしめ部６６，６７により接合されている。そして、その軸方向前方側のかしめ部６６に対応する位置において、フィルタ保持部５１との間には、気体滞留空間６５を外部と連通させてこれに外気を導入する外部連通部６８が形成されている。
【００４３】
具体的には、図４に示すように、フィルタ保持部５１の第一部分６１の外周面に、該フィルタ保持部５１の軸方向に延びる溝部６９が周方向に沿って所定の間隔で複数形成され、これら溝部６９が外部連通部６８を構成している。そして、図７に示すように、防護カバー６４をフィルタ保持部５１の第一部分６１（図３等）に向けてかしめることにより、各溝部６９をその配列方向に横切るように、かつ溝部６９の底部において防護カバー６４と第一部分６１との間に隙間７０が残留するように、上記かしめ部６６が環状形態で形成されている。なお、かしめ部６６は、セラミックセパレータ１８の、セパレータ側支持部７３の外周面に対応する位置に形成されている。これにより、かしめ部形成の際の圧縮力をセパレータ側支持部７３で受けることができるので、該かしめ部６６の形成を確実に行うことができる。
【００４４】
上記構造においては、図８に示すように、防護カバー６４とフィルタ保持部５１の第一部分６１との間において、各溝部６９に形成される隙間７０の前方側開口部７１から、該隙間７０を通って気体滞留空間６５へ外気が導かれることとなる。一方、かしめ部６７（別のかしめ部）は第二部分６２の末端部外周面に形成されている（図３等）。なお、図９に示すように、防護カバー６４の軸方向前方側の端縁部６４ａを、溝部６９の端よりも所定長だけスカート状に延伸してもよい。これにより、酸素センサ１に水しぶき等がかかった場合に、防護カバー６４の内側から気体滞留空間６５内へ水滴等が浸入する確率をさらに小さくすることができる。
【００４５】
ここで、図４５に示すように、補助フィルタ保持部５４の前端側を軸方向に延伸して、フィルタ保持部５１の第一部分６１と第二部分６２とにまたがるように配置してもよい。この場合、第一部分６１に対応する位置において、補助フィルタ保持部５４を該第一部分６１に向けて直接的にかしめることにより、該第一部分６１の周方向に沿って環状の補助かしめ部６６を形成するようにしてもよい。こうすれば、補助フィルタ保持部５１のフィルタ保持部５４に対する固定を一層確実に行うことができる。なお、防護カバー６４の前端側縁部は、補助フィルタ保持部５４の対応する縁部に重なる位置まで延伸することができ、カバー接合部としてのかしめ部６６を上記補助かしめ部に兼用することができる。この場合、外部連通部６８すなわち溝部６９は、補助フィルタ保持部５４に形成することができる。
【００４６】
図３に戻り、フィルタアセンブリ１６のフィルタ保持部５１は、セラミックセパレータ１８の突出部分を第二部分６２の内側まで進入させてこれを覆うとともに、段付き部６０においてセパレータ側支持部７３に対し、主筒１４とは反対側から金属弾性部材７４を介して当接するように配置される。該金属弾性部材７４はばね座金、例えば図１０に示すような波型座金として構成されており、図３に示すようにセパレータ側支持部７３に外挿されるとともに、ケーシング側支持部としての主筒１４の端面とセラミックセパレータ１８との間に圧縮状態で配置される。これにより、金属弾性部材７４は、フィルタアセンブリ１６（カバー部材）と主筒１４との間で、セラミックセパレータ１８に対する適度な挾圧保持力を生じさせてがたつきを防止し、その固定・保持をより確実なものとする。また、酸素センサ１の組立時等において自身の弾性変形によりセラミックセパレータ１８のセパレータ側支持部７３に過度な挾圧力が作用することを抑制し、ひいてはそれによるセラミックセパレータ１８の割れや欠けを防止する役割も果たす。また、金属弾性部材７４は、その構成材質が金属であることから耐熱性に優れ、セラミックセパレータのがたつき防止効果を長期に渡って良好に維持することができる。
【００４７】
そして、フィルタ保持部５１は、その先端側、すなわち第一部分６１において主筒１４に対し外側からこれに重なりを生じるように配置され、その重なり部においてフィルタ保持部を主筒１４に向けてかしめることにより、それらの周方向に結合部としての環状のアセンブリ連結かしめ部７５が形成されている。このアセンブリ連結かしめ部７５により、フィルタ保持部５１は主筒１４に対し、内周面が主筒１４の外周面に対して気密状態となるように圧接されてこれに連結される。
【００４８】
図１１に示すように、アセンブリ連結かしめ部７５は、フィルタ保持部５１を主筒１４に向けてかしめることにより、周方向に円環状に形成された主かしめ部７６と、その主かしめ部７６よりも酸素検知素子２の先端部に近い側に形成された角状断面（本実施例では八角形状断面）の補助かしめ部（回転阻止部）７７とから構成されている。
【００４９】
主かしめ部７６においては、主筒１４とフィルタ保持部５１との間の接触面が円筒状面となるので気密性に優れ、それらの間から主筒１４内に水等が漏れ込むことを確実に阻止する役割を果たす。しかしながら、図１２（ｂ）に模式的に示すように、主筒１４とフィルタ保持部５１に外部からの衝撃等により強い捩じり力が作用した場合に、円筒状の接触面では両者の間に相対回転による滑りが発生して気密性が損なわれる可能性もありうる。そこで上述のような補助かしめ部７７を形成すれば、その接触面が図１２（ａ）に示すように角筒状に形成されていることから、上述のような捩じり力が作用しても主筒１４とフィルタ保持部５１との間の相対的な回転が生じにくい。その結果、主かしめ部７６においてもそのような相対回転が生じることが効果的に阻止され、主筒１４とフィルタ保持部５１との間の気密性を一層確実とすることができる。なお、主かしめ部７６と補助かしめ部７７とは、軸線方向における位置関係を入れ換えて形成してもよいが、酸素センサ１の先端側は高温にさらされることが多いので、気密性確保が優先される主かしめ部７６がそのような熱源から遠くなる上記配置関係がより望ましいといえる。
【００５０】
なお、上記補助かしめ部７７以外にも、例えば図１３に示すように、フィルタ保持部５１から主筒１４側に向けて食い込む食込部７８を周方向に沿って所定の間隔で形成したものも回転阻止部として機能しうる。一方、主かしめ部７６において上述のような相対回転が生ずる心配がほとんどない場合には、補助かしめ部７７を省略することも可能である。また、フィルタ保持部５１と主筒１４との間に結合部として、周方向に沿って円環状の溶接部を例えばレーザー溶接等により形成して接合を行う構成でもよい。
【００５１】
以下、フィルタアセンブリ１６の主筒１４に対する組付け方法について説明する。すなわち、図１４（ａ）に示すように、セラミックセパレータ１８に金属弾性部材７４を外挿し、さらにそのセラミックセパレータ１８の前端側を主筒１４に挿入する。一方、フィルタアセンブリ１６は、図５に示すように予め組み立てておき、これを図１４（ａ）に示すように、そのフィルタ保持部５１においてセラミックセパレータ１８及び主筒１４の外側から被せる。なお、酸素検知素子２及び発熱体３等（図１）は主筒１４内に予め組みつけておき、それらからのリード線２０，２１，２８，２９（図２１）はセラミックセパレータ１８のセパレータ側リード線挿通孔７２（図３）に通し、さらにフィルタ保持部５１の後端側開口部から外側に延出した状態にしておく。
【００５２】
続いて、図１４（ｂ）に示すように、主筒１４とフィルタアセンブリ１６とに軸方向の圧縮力を付加する。これにより、金属弾性部材７４はフィルタ保持部５１とセラミックセパレータ１８のセパレータ側支持部７３との間で圧縮変形し、セラミックセパレータ１８を主筒１４とフィルタ保持部５１と間で挟み付けるための付勢力を発生する。そして、この状態を維持しつつ、図１４（ｃ）に示すように、フィルタ保持部５１と主筒１４とにアセンブリ連結かしめ部７５を形成し、両者を結合する。次いで、図１４（ｄ）に示すように、フィルタ保持部５１の後端側開口部に弾性シール部材１７を嵌め入れ、さらに防護カバー６４を被せるとともに、（ｅ）に示すようにかしめ部６６及び６７を形成して組立てが終了する。
【００５３】
上記方法によれば、フィルタアセンブリ１６の組立てが、酸素検知素子２などのケーシング１０内への組付けとは独立に行われるので、リード線が邪魔になったりせず、組立作業を極めて能率的に行うことができる。また、ケーシング１０内への部品の組付けと、フィルタアセンブリ１６の組立てとを並行して行えるので、生産性が飛躍的に向上する。さらに、フィルタ５３の組付け不良などが生じても、フィルタアセンブリ１６の段階で不良が発見できれば、センサ完成品に該不良の影響が及ばず、部品の無駄等が生じにくい。
【００５４】
以下、アセンブリ連結かしめ部７５の形成方法の詳細について説明する。すなわち、該方法においては、図１５に概念的に示すようなかしめ装置７９を用いる。図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、該かしめ装置７９は、それぞれフィルタ保持部５１を周方向外側から圧縮する複数のかしめパンチ８１ないし８３を含むとともに、同図（ｃ）に示すように、フィルタ保持部５１の軸線方向において所定距離だけ隔たった位置関係で配置される第一及び第二のかしめパンチユニット８０及び８２を備えている。ここで、第一のかしめパンチユニット８０は主かしめ部７６を形成するためのものであり、各かしめパンチ８１の先端面は互いに連なって円筒状面をなす。一方、第二のかしめパンチユニット８２は補助かしめ部７７を形成するためのものであり、各かしめパンチ８３の先端面は互いに連なって八角筒状面をなす。そして、図１５（ｃ）に示すように、これらかしめパンチ８１，８３は、それぞれ対応するもの同士が連結部８４によって連結されてパンチセグメント８５を形成し、フィルタ保持部５１の外周面に対し、その半径方向に互いに一体的に接近・離間するようになっている。
【００５５】
そして、フィルタ保持部５１の周囲に配置されたこれらパンチセグメント８５を一斉にフィルタ保持部５１に向けて接近させることにより、フィルタ保持部５１には主かしめ部７６と補助かしめ部７７とが一括して形成されることとなる。この方式によれば、主かしめ部７６と補助かしめ部７７とが１回のかしめ工程により同時形成されるので能率的であるばかりでなく、次のような効果も合わせて達成される。すなわち、かしめパンチによる圧縮により、フィルタ保持部５１が主筒１４に向けて局所的に食込みつつ圧接されてかしめ部が形成されるのであるが、その圧接部の周囲においてフィルタ保持部５１には、食込変形に伴うしわ寄せ部あるいは浮き上がり部が形成されやすい。ここで、主かしめ部７６と補助かしめ部７７とを順次的に形成した場合、後で形成するかしめ部によるしわ寄せ部あるいは浮き上がり部の影響が先に形成したかしめ部に及び、気密性が損なわれる問題が生じやすい。しかしながら、上述のように両かしめ部７６，７７を同時に形成するようにすれば、しわ寄せ部あるいは浮き上がり部の影響をそれらかしめ部７６及び７７の間の領域にプールすることができ、ひいてはいずれのかしめ部７６，７７においても十分な密着性すなわち気密性を確保することができるようになる。
【００５６】
図１６は、かしめ装置７９のより具体的な構成の一例を示す平面図である。すなわち、該かしめ装置７９は、リング状のパンチホルダ８６と、そのパンチホルダ８６の周方向に沿って配置されるとともに、それぞれ該パンチホルダ８６を半径方向に進退可能に貫通する複数のパンチセグメント８５とを有するパンチアセンブリ８９を備える。また、各パンチセグメント８５の後端部にはばね支持部８７が形成され、これとパンチホルダ８６の外周面との間には、該パンチセグメント８５を外向きに付勢するばね部材８８が配置される。一方、図１７（ａ）に示すように、このパンチアセンブリ８９に対応して、内周面９１が底面側で縮径するテーパ面とされた受けユニット１９０が設けられ、その底面中央にはワーク挿通孔９４を有する位置決め突出部９３が形成されている。
【００５７】
そして、主筒１４にフィルタアセンブリ１６を被せた状態のワークＷを位置決め突出部９３に対し、プロテクタ１１をワーク挿通孔９４に挿入する形でセットする。このとき、主体金具９が位置決め突出部９３上面で支持され、ワークＷは受けユニット１９０の底面中央に対し直立状態で保持される。そして、パンチアセンブリ８９は、受けユニット１９０の内側に同軸的にセットされ、各パンチセグメント８５がワークＷを取り囲んだ状態となる。また、パンチセグメント８５の外側端面９２には、受けユニット１９０の内周面９１に対応するテーパが付与されている。
【００５８】
この状態で、フィルタアセンブリ１６を主筒１４に向けて図示しない加圧機構により押し込み（図１４（ｂ））、さらにパンチアセンブリ８９を受けユニット１９０の底面に向けて押し込むと、図１７（ｂ）に示すように、テーパ状に形成された外側端面９２と内周面９１との間のカム作用により、各パンチセグメント８５は対応するばね８８の圧縮を伴いながら一斉にワークＷに向けて接近し、主かしめ部７６と補助かしめ部７７とを同時に形成する。
【００５９】
次に、金属弾性部材７４の役割は、次のような構成で代替させることも可能である。すなわち、図４２及び図４３に示すように、セパレータ側支持部７３と当接する主筒１４（ケーシング１０）の後方側開口端面部（ケーシング側支持部）に、主筒１４の本体部分よりも弾性変形が容易な緩衝支持部９０を形成する。そして、図１４と同様の組立て方法を採用する場合、セパレータ側支持部７３は緩衝支持部９０に相対的に押し付けられ、それによって緩衝支持部９０は圧縮変形して前述の金属弾性部材７４と同様の作用・効果を奏することとなる。なお、フィルタアセンブリ１６は、アセンブリ連結かしめ部７５により主筒１４に結合され、上記緩衝支持部９０の弾性変形を維持した状態でセラミックセパレータ１８をケーシング１０に対して固定する。すなわち、セパレータ固定手段の役割を果たすこととなる。
【００６０】
具体的には、図４２に示すように緩衝支持部９０は、主筒１４の本体部分１４ｂと一体化されたばね部９０として構成できる。本実施例において該ばね部９０は、主筒１４の開口端縁部に薄肉部１４ａを形成し、その薄肉部１４ａを断面半径方向において内側に１回曲げ返し、その曲げ返された薄肉部１４ａの先端側をさらに外向きに１回曲げ返すことにより形成されている。
【００６１】
図４３は、そのばね部９０の形成方法の一例を示すものである。すなわち、（ａ）に示すように、金属素材をダイ１５５とパンチ１５６とを用いた多段の深絞り加工により筒状体１４’を成形する。次に（ｂ）に示すように、内パンチ１５８とその外側に同心的に配置された外パンチ１５９とからなる複合パンチ１６０と、大径部１６１ａ、段部１６１ｃ及び小径部１６１ｂが深さ方向にこの順序で形成されたダイ孔１６１を有するダイ１６２とを用い、外パンチ１５９と段部１６１ｃとの間で筒状体１４’の外縁部を挟みつつ、（ｃ）に示すように、内パンチ１５８を外パンチ１５９から突出させることにより、該筒状体１４’の底部中央を打ち抜く。このとき、筒状体１４’の打ち抜かれた開口部の周縁が内パンチ１５８とダイ孔１６１の小径部１６１ｂとの隙間に圧入され、薄肉部１４ａが形成される。
【００６２】
そして（ｄ）に示すように、ダイ１６３のダイ孔１６４内において、筒状体１４’の内側に挿入したパンチ１６５と、これに対向する対向パンチ１６６との間で薄肉部１４ａを潰すように圧縮変形させる。対向パンチ１６６の先端面外縁には、内向きの曲率を有する面取状の曲げ型部１６６ａが形成されており、（ｅ）に示すように、薄肉部１４ａの先端側は該曲げ型部１６６ａに押し付けられることにより外向きに滑るように曲げられてばね部９０となる。
【００６３】
一方、図４４に示すように、緩衝支持部９０は、本体部分１４ｂよりも低硬度の部分となるように構成してもよい。すなわち、緩衝支持部９０の硬度を本体部分１４ｂの硬度よりも低くすることにより、セパレータ側支持部７３が押し付けられた際に、緩衝支持部９０は圧縮変形して前述の金属弾性部材７４と同様の作用・効果を奏することとなる。なお、緩衝支持部９０は弾性限度の範囲内で変形させても、塑性変形させてもいずれでもよい。
【００６４】
緩衝支持部９０は、例えば本体部分１４ｂよりも硬度の低い異材質により構成することができる。この場合、その異材質部分は溶接あるいはろう付け等により本体部分１４ｂに接合することができる。一方、例えば主筒１４がステンレス鋼等で構成される場合には、その開口先端部を通電加熱等により局部的に熱処理してこれを軟化させることにより、本体部分１４ｂと緩衝支持部９０とを同材質により一体形成することも可能である。
【００６５】
また、緩衝支持部９０のビッカース硬度をＨｖs、本体部分１４ｂのビッカース硬度をＨｖhとした場合、Ｈｖhは３２０以上とするのがよい。Ｈｖhが３２０未満になると主筒１４の強度が不足し、酸素センサ１の耐久性を確保できなくなる場合がある。なお、Ｈｖhは望ましくは３６０以上とするのがよい。また、Ｈｖh−Ｈｖsは６０以上となるように緩衝支持部９０の硬度を調整するのがよい。Ｈｖh−Ｈｖsが６０未満になると、緩衝支持部９０の本体部分１４ｂに対する相対的な変形量が不足し、所期の効果が十分に達成できなくなる場合がある。なお、Ｈｖh−Ｈｖsは望ましくは８０以上とするのがよい。
【００６６】
次に、図３に示すように、セラミックセパレータ１８は、酸素検知素子２の軸方向において後方側がフィルタ保持部５１の内側に入り込み、同じく前方側が主筒１４（ケーシング１０）の内側に入り込むように配置され、各リード線２０，２１，２８，２９（図２１）がセパレータ側リード線挿通孔７２において軸方向に挿通される。一方、弾性シール部材１７は、フィルタ保持部５１の後方側開口部５１ａに対しその内側に弾性的にはめ込まれ、各リード線２０，２１，２８，２９を挿通するためのシール側リード線挿通孔９１を有するとともに、それらリード線２０，２１，２８，２９の外面とフィルタ保持部５１の内面との間をシールする。
【００６７】
セラミックセパレータ１８の後端面は、軸方向において気体導入孔５２よりも後方側に位置するとともに、弾性シール部材１７の後端面中央に形成された隙間規定突出部９６の頂面と密着しており、その隙間規定突出部９６により、弾性シール部材１７とセラミックセパレータ１８との間には所定量の隙間９８が形成されている。また、フィルタ保持部５１の内周面とセラミックセパレータ１８の外周面との間にも隙間９２が形成されている。そして、気体導入孔５２からの気体は該隙間９２内に供給され、さらにセラミックセパレータ１８に形成された気通用連通部９３を通ってケーシング１０内に導かれる。具体的には、セラミックセパレータ１８には、セパレータ側リード線挿通孔７２とは別に軸方向の気通用貫通孔９５が形成されており、またその後端面には、一端が貫通孔９５に連通し、他端側がセラミックセパレータ１８の外周面に開放する気通用溝部９４が形成されている。すなわち、これら気通用貫通孔９５及び気通用溝部９４が気通用連通部９３を形成している。
【００６８】
図１８及び図１９（ａ）に示すように、セラミックセパレータ１８には、酸素検知素子２及び発熱体３からのリード線（２０、２１、２８、２９）を挿通するための４つのセパレータ側リード線挿通孔７２が、各々その中心が仮想的な円周経路（以下、セパレータ側ピッチ円という）Ｃ1上に位置して配列するように形成されている。また、気通用貫通孔９５は、セラミックセパレータ１８の中央部において、それら４つのセパレータ側リード線挿通孔７２により囲まれる領域に形成されている。さらに、気通用溝部９４は、セラミックセパレータ１８の後端面において、４つのセパレータ側リード線挿通孔７２と干渉しない位置に十字形態で形成されている。なお、図１８（ｅ）に示すように、気通用溝部９４には、その上面側において幅方向両縁に面取り部９４ａが形成されている。
【００６９】
次に、図２２に示すように、弾性シール部材１７においては、前述のシール側リード線挿通孔９１が、各々その中心が仮想的な円周経路（以下、シール側ピッチ円という）Ｃ2上に位置して配列するように形成されており、前述のセパレータ側ピッチ円Ｃ1（直径Ｄ1）とシール側ピッチ円Ｃ2（直径Ｄ2）とは、その一方が他方よりも直径が大きくなるように設定される。
【００７０】
例えば図３においてはＤ1＞Ｄ2となっており、図２２（ｃ）に示すように、隙間規定突出部９６は、シール側ピッチ円Ｃ2上に配列したシール側リード線挿通孔９１よりも内側に位置する領域に形成されている。
【００７１】
上記構造においては、セラミックセパレータ１８の後端面位置を気体導入孔５２よりも後方側に設定することで、気体導入孔５２を経てフィルタアセンブリ１６内に水滴等が侵入した場合、フランジ状のセパレータ側支持部７３が主筒１４の開口部を塞いでいる関係上、該水滴はセラミックセパレータ１８の後端面側へ一旦回り込まないとケーシング１０内へは流れ込むことができない。従って、酸素検知素子２側への水滴の流入が一層起こりにくくなる効果を達成することができる。この場合、気体導入孔５２から流入した基準ガスもセラミックセパレータ１８の後端面側へ回り込まなければならないが、該ガスは気通用溝部９４及び気通用貫通孔９５を経て支障なくケーシング１０内へ導入できる。
【００７２】
一方、弾性シール部材１７及びセラミックセパレータ１８に対し、互いに異なるピッチ円径でリード線２０，２１，２８，２９が挿通される構造となっているので、各リード線には弾性シール部材１７とセラミックセパレータ１８との間で必ず曲がりが生ずる。しかしながら、弾性シール部材１７とセラミックセパレータ１８との間には適度な隙間９８が形成されており、この隙間９８において各リード線２０，２１，２８，２９を比較的緩やかに曲げることができる。これにより、センサ１の組立て時等にリード線が強く曲げられて痛んだり、断線したりするトラブルが生じにくくなる。
【００７３】
ここで、弾性シール部材１７とセラミックセパレータ１８との間でピッチ円径にほとんど差がない場合には上記隙間９８を形成せず、弾性シール部材１７とセラミックセパレータ１８とを密着配置する構成もありうる。また、隙間９８を形成する場合でも、隙間形成突出部９６の先端面は弾性シール部材１７に密着した形となる。いずれの場合も、弾性シール部材１７とセラミックセパレータ１８との接触領域は、気通用貫通孔９５の形成領域と重なりを生ずることになる。しかしながら、セラミックセパレータ１８の上面には気通用溝部９４が形成されているので、このような場合でも気通用貫通孔９５の入口部が密閉されず、基準ガスのケーシング１０への流通を確保することができる。
【００７４】
また、図１９（ｂ）及び（ｃ）に示すように、フランジ状のセパレータ側支持部７３（フランジ部）に、これを軸方向に貫通する気通用貫通部９７を形成してもよい。本実施例では該気通用貫通部９７は、セパレータ側支持部７３の外周面に対し、所定の角度間隔で複数形成された溝部（あるいは切欠き部）とされている。なお、気通用貫通部９７を形成する場合は、（ｂ）に示すように気通用溝部９４を省略することができる。一方、（ｃ）に示すように、気通用溝部９４と気通用貫通部９７との双方を形成するようにしてもよく、この場合は気通用溝部９４及び気通用貫通孔９５と気通用貫通部９７との２つの気通経路が形成されるので、基準ガスのケーシング１０への流通をより確実なものとすることができる。図２０に、該セラミックセパレータ１８を酸素センサ１に組み付けた例を示している。
【００７５】
弾性シール部材１７の隙間形成突出部９６は、図２３（ｃ）及び図２５に示すように、弾性シール部材１７前端面の周縁に沿う連続的あるいは断続的な凸条形態に形成することもできる。なお、図２５においては、セパレータ側ピッチ円Ｃ1の直径Ｄ1がシール側ピッチ円Ｃ2の直径Ｄ2よりも大きくなる場合（すなわちＤ1＞Ｄ2）について示しているが、該構成はＤ1＜Ｄ2の場合にも適用でき、例えばＤ1が小さく、セパレータ側リード線挿通孔７２に囲まれた領域に、隙間形成突出部９６の接触領域を十分確保できない場合に有効である。
【００７６】
また、セラミックセパレータ１８と弾性シール部材１７との間に隙間９８を形成するために、図２３（ｂ）及び図２４に示すように、弾性シール部材１７の後方側端縁部に、その外周面から外向きに張り出すフランジ部９９を形成するようにしてもよい。この場合、弾性シール部材１７の該フランジ部９９においてフィルタ保持部５１の後方側端面と当接することで、フィルタ保持部５１内におけるその前端面の位置が規定される。
【００７７】
さて、上記酸素センサ１においては、前述の通りフィルタアセンブリ１６のフィルタ５３を介して基準ガスとしての大気が導入される一方、酸素検知素子２の外面にはプロテクタ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、該酸素検知素子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電極層２ｂ，２ｃからリード線２１，２０を介して取り出す。ここで、酸素検知素子２は、排気ガス温が十分高温となっている場合には当該排気ガスで加熱されて活性化されるが、エンジン始動時など排気ガス温が低温である場合には前述の発熱体３で強制的に加熱することで活性化される。
【００７８】
発熱体３は、通常はセラミックヒータであり、例えばアルミナを主とするセラミック棒４５を芯材とし、図２８に示すように、このセラミック棒４５の表面に例えば蛇行状に形成された抵抗線部（抵抗パターン）４１（図２９）からなる発熱部４２を備える。これはシート状の外層セラミック部４３（図２９）に抵抗ペーストを所定のパターンで印刷し、これをセラミック棒４５に巻き付けるように丸めて焼成したものである。セラミック棒４５は外層セラミック部４３の先端から若干突出しており、また抵抗パターン４１にヒータ端子部４０（図１等）から延びるリード線２８，２９（図２１）を経て、発熱のための通電が行われる。このような発熱部４２は発熱体３の先端側に偏って設けられ、その先端部で局部的に発熱するようになっている。
【００７９】
そして、図２８（ａ）に示すように、発熱体３の発熱部４２の近傍における中心軸線Ｏ1は、酸素検知素子２の中心軸線Ｏ2に対して片側に寄るように一定量δだけ偏心（オフセット）している。それによって、発熱体３の発熱部４２の先端部表面が酸素検知素子２の中空部内壁面（以下、素子内壁面ともいう）２ａに所定の面圧で押し付けられた状態で接触している。この接触位置は、図１から明らかなように酸素検知素子２の閉塞側先端からやや中間側へ寄ったところ、より好ましくは前述のプロテクタ１１のガス透過口１２にほぼ対応する位置にあたるとよい。
【００８０】
また、図３０（ｂ）に概念的に示すように、酸素検知素子２の中空部に対し、該中空部の中心軸線Ｏ2を含むある仮想的な第一平面Ｐ1と、同じく中空部の中心軸線Ｏ2を含むとともに第一平面Ｐ1と直交する仮想的な第二平面Ｐ2とを設定して、該中空部をそれら第一平面Ｐ1と第二平面Ｐ2とによって４つの領域に分割した場合に、発熱体３は、その中心軸線Ｏ1の上記中空部内に位置する部分の全体が、該中空部の上記４つの領域のいずれかに収まるように配置されている。より具体的には、図２８にも示すように発熱体３は、その中心軸線Ｏ1が中空部の中心軸線Ｏ2とほぼ平行となるように配置されている。これにより、発熱体３は、発熱部４２の側面が検知素子２の中空部内壁面２ａに対しほぼ沿う形となっている。
【００８１】
なお、酸素検知素子２の中空部の中心軸線に対して発熱体３が片側に寄るように偏心させるのに対応し、セラミックセパレータ１８には次のような工夫が施されている。すなわち、図３に示すようにセラミックセパレータ１８にはその前端面に開口し、底面１０２ａが該セラミックセパレータ１８の軸方向中間部に位置するように発熱体端部収容孔１０２が形成されている。該発熱体端部収容孔１０２に発熱体３の後端部を収容することで、酸素センサ１の全体の長さを縮小することができる。具体的には図２１に示すように、発熱体端部収容孔１０２は、各リード線挿通孔７２に対し内側から重なりを生ずるように、セラミックセパレータ１８の中央部を切り欠いた形態で形成されており、その内径が発熱体３の外径よりも大きく設定されている。
【００８２】
発熱体３を上述のように偏心して配置した場合、その後端部はセラミックセパレータ１８の軸線に対して偏心配置される。ここで、該発熱体３の後端部を収容する発熱体端部収容孔１０２は、内径が発熱体３の外径よりも大きく設定されているため、発熱体３の偏心配置に伴う後端部の径方向の移動が一定の範囲内で許容される。すなわち、発熱体３を偏心配置した場合に、その後端部がセラミックセパレータ１８の内壁面と干渉することが防止され、偏心量も比較的自由に設定できる利点がある。
【００８３】
ここで、リード線挿通孔７２は、前述のようにセパレータ側ピッチ円Ｃ1上に配列しているが、図２１（ｂ）に示すように、発熱体端部収容孔１０２の内径ｄ1は、該ピッチ円の直径ｄ2よりも小さく設定されている（すなわちｄ1＜ｄ2）。すなわち、セラミックセパレータ１８の、隣接するリード線挿通孔７２の間に位置する部分は、リード線２０，２１，２８，２９を互いに分離する隔壁部１０３として機能するのであるが、発熱体端部収容孔１０２の形成に伴い、該隔壁部１０３は内側から切り欠かれることとなる。ここで、ｄ1≧ｄ2になると隔壁部１０３の径方向の長さが短くなり過ぎ、リード線２０，２１，２８，２９の分離効果が低下して短絡等の問題につながる場合がある。
【００８４】
また、リード線挿通孔７２のピッチ円Ｃ1の直径ｄ2と発熱体３の端部の外径Ｄとの比ｄ2／Ｄは、１．７〜２．８の範囲で調整することが望ましい。ｄ2／Ｄが１．７未満になると、発熱体３の偏心量を十分に確保できず、結果として発熱体３の横当り状態が不十分となってセンサ立ち上がり時間の短縮効果が十分に期待できなくなる場合がある。また、ｄ2／Ｄが２．８を超えると、リード線２０、２１、２８、２９の曲がり量が大きくなりすぎ、それらリード線に損傷等が生じやすくなる。また、発熱体端部収容孔１０２は、その深さｈと内径ｄ1との比ｈ／ｄ1を１．２以下に設定するのがよい。例えば、発熱体３を傾斜させて偏心状態を形成する場合、ｈ／ｄ1が１．２を超えると、収容孔の径ｄ1に対して深さｈが相対的に大きくなり過ぎ、発熱体３の傾斜量すなわち偏心量を十分に確保できず、同様にセンサ立ち上がり時間の短縮効果が十分に期待できなくなる場合がある。
【００８５】
次に、上述のように発熱体３の中心軸線Ｏ1を上述の配置関係で酸素検知素子２の中空部の中心軸線Ｏ2から偏心させ、かつ発熱部４２を素子内壁面２ａに弾性的に押し付ける機能を果たしているのは端子金具２３（図１）である。この場合、端子金具２３は３つの役割を果たす。第一は、酸素検知素子２の内側の電極層２ｃの出力端子としてリード線２０との電気的接続を図ること、第二は発熱体３を酸素検知素子２の内側に固定することであるが、これらは従来と同様の機能である。そして第３の機能が、発熱体３の先端部を素子内壁面２ａに横当たり構造で弾性的に押し付けることである。
【００８６】
図２６に端子金具２３の単体状態を、図２７に端子金具２３を発熱体３に組み付けた状態を示す。これらの図から明らかなように、前述の内部電極接続部２６に関して発熱体３の先端側（すなわち発熱部４２に近い側）に発熱体把持部２７が形成されている。発熱体把持部２７は、発熱体３の周囲を包囲するＣ字状の横断面形状を有している。そして、発熱体３を未挿入の状態では該発熱体３の外径よりは少し小さい内径を有し、発熱体３の挿入に伴い弾性的に拡径してその摩擦力により該発熱体３を把持するものである。この発熱体把持部２７は内部電極接続部２６の片側の１箇所にのみ設けられている。
【００８７】
内部電極接続部２６は、左右両側の縁に鋸刃状の接触部２６ａがそれぞれ複数形成された板状部分を円筒状に曲げ加工することにより、発熱体３を包囲する形態で形成されている。そして、その外周面と酸素検知素子２の中空部内壁面２ａとの間の摩擦力によって発熱体３を該中空部に対し軸線方向に位置決めする役割を果たすとともに、上記複数の接触部２６ａの各先端部において内側の電極層２ｃ（図２）と接触・導通するようになっている。また、発熱体３との間には所定の隙間が形成されている。なお、これら両側の接触部２６ａは、鋸刃の山に相当する部分と谷に相当する部分とが、左右両側で互い違いに形成されており、例えばセンサ組立時において内部電極接続部２６を酸素検知素子２の内側に挿入する際に、左右の接触部２６ａが同時に酸素検知素子２の開口縁に引っ掛かったりする等のトラブルが生じにくくなり、ひいては内部電極接続部２６の酸素検知素子２に対する組み付けが容易となる効果を有している。また、鋸刃状の各接触部２６ａの高さをやや大きく設定することにより、上記板状部分を筒状に曲げて内部電極接続部２６を形成する際に、その曲げ方向の幅が増大して加工が行いやすくなる効果も合わせて達成される。
【００８８】
また、図２７に示すように、発熱体把持部２７の軸方向における酸素検知素子の先端から遠い側の縁、すなわち前方側の縁には発熱体挿入ガイド部１００が形成されている。具体的には、発熱体把持部２７には軸方向における一方の端縁から他方の端縁に至るスリット１０１が形成されており、発熱体挿入ガイド部１００は、該スリット１０１の両側部分を、該スリットの中間位置から一方の縁に向けてこれを斜めに切り欠くことによりテーパ状に形成されている。
【００８９】
端子金具２３への発熱体３の組付けは、端子金具２３の発熱体把持部２７に対し発熱体３を先端側から挿入することにより行うことができる。発熱体３は発熱体把持部２７に対し、その開口部からこれを径方向外向きに拡げながら押し込まれる。このとき、発熱体３の先端縁が把持部２７の端縁に引っ掛かってスムーズに挿入が行えない場合がある。特に、把持部２７が径方向に弾性変形できるように上述のようなスリット１０１が形成される場合、そのスリット１０１の縁で引っ掛かりが生じやすい。そこで、そのスリット１０１に上記テーパ状の発熱体挿入ガイド部１００を形成しておけば、該テーパの作用により発熱体３の挿入がスムーズにガイドされるので上記引っ掛かりが生じにくくなり、ひいては端子金具２３への発熱体３の組付けを能率的に行うことができる。ただし、組付け時に上記引っ掛かり等があまり問題にならない場合には、発熱体挿入ガイド部１００は省略してもよい。
【００９０】
図１に戻り、内部電極接続部２６には、発熱体把持部２７が連結されているのとは反対側の端部近傍において、該発熱体把持部２７の内部電極接続部２６への連結部３０に対応する位置に、その内面から突出して発熱体３の外周面に当接する位置決め用突出部５０が形成されている。この位置決め突出部５０は、例えば内部電極接続部２６の壁部をプレス加工等により内向きに凹ませることにより形成されており、発熱体３を前述のように酸素検知素子２の中空部の中心軸線Ｏ2に対して偏心した状態で位置決めするためのものである。
【００９１】
酸素検知素子２の中空部内壁面２ａには、これを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。これに対し発熱体３は、図２８等に示すように、その中心軸線Ｏ1が検知素子２側の中心軸線Ｏ2とほぼ平行となるように配置されるわけであるから、発熱体３の基端側に向かうほど、発熱体３と中空部内壁面２ａとの間に形成される隙間を大きくする必要がある。上記位置決め用突出部５０は、該突出部５０の形成位置におけるこの隙間量を所定の値に規定することにより、発熱体３が発熱部４２の近傍において上記中空部内壁面２ａと接触し、かつ２つの中心軸線Ｏ1と中心軸線Ｏ2とがほぼ平行となる位置関係を満足させる役割を果たしている。
【００９２】
なお、酸素センサ１の製造工程では、発熱体３に端子金具２３を固定した後、このアッセンブリを酸素検知素子２に挿入するのが普通である。ここで、発熱体３に対する酸素検知素子２の壁部からの拘束力が存在しないと仮定した場合に、発熱体把持部２７の内部電極接続部２６に対する半径方向の連結位置関係は、発熱体把持部２７と位置決め突出部５０とによって該発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検知素子２の中空部の中心軸線Ｏ2に対し、発熱部４２側が該中心軸線Ｏ2から遠ざかるように少し傾いた状態で保持されるように定められている。これにより、上記アッセンブリの挿入の際に、発熱体３の先端部は素子内壁面２ａに弾性的に接触した状態でここを滑りつつ内部に挿入され、図２７（ｃ）に矢印で示すように、その中心軸線Ｏ1 が中空部の中心軸線Ｏ2と平行となる向きにその傾斜状態が矯正されつつ該検知素子２に対して装着されることとなる。また、発熱体把持部２７と内部電極接続部２６との間の連結部３０は、両側から周方向にＵ字状の切欠を形成することによりくびれた形態で形成されている。そして、発熱体３の検知素子２への装着時には、これが内向きに弾性変形し、その弾性復帰力によって発熱体３の発熱部４２を検知素子２の中空部内壁面２ａに押し付け、図１のような横当たり形態を生じさせる。
【００９３】
この状態で発熱体３には、素子内壁面２ａが発熱体３に及ぼす応力、位置決め突出部５０において発熱体３に作用する応力、発熱体把持部２７において発熱体３に作用する応力とによって、これらの合成による曲げモーメントが生じるが、その曲げモーメントにより発熱体３が折れないように、言い換えれば発熱体３の許容強度範囲以上の応力が生じないようにされている。このような応力ひいては曲げモーメントの調整を図るのは、内部電極接続部２６に隣接するくびれ形態の連結部３０である。
【００９４】
すなわち、連結部３０は、上記挿入工程で発熱体把持部２７及び位置決め用突出部５０を介して発熱体３に付与される曲げ力を吸収・緩和してその折損等を防止する役割も果たす。そして、その弾性力の調整は、くびれ部分の幅調整により可能となる。換言すれば、連結部３０のくびれ幅を適切に設定することで、上記弾性力を適度な値に調整でき、図１の発熱体３の横当たり構造において、素子内壁面２ａに対する弾性的な押付力を必要十分な値に確保できるのである。
【００９５】
次に、図２９（ｂ）に示すように、発熱体３の外層セラミック部４３がセラミック棒４５に巻き付けられた際の接合隙間として、発熱体３の外周の１箇所に軸方向と平行なスリット状部４４が生じ、この近傍では抵抗パターン４１が存在せず、発熱疎部分となるが、発熱体３の素子内壁面２ａの横当たり構造に際してはこのスリット状部４４の反対側の発熱部４２表面を素子内壁面２ａに当てることが望ましい。これによって充分発熱する部分から直接的に酸素検知素子２に効果的な熱伝達が生じる。
【００９６】
また、酸素検知素子２の中空部内壁面２ａはテーパ状に形成されているが、その内径の平均値（以下、単に内径という）ＤAと発熱体３の外径ＤBとの差ΔＤ＝ＤA−ＤBは０．１〜０．３５mm、望ましくは０．１５〜０．３０mmに設定されている。また、上記ΔＤの発熱体３の外径ＤBに対する比ΔＤ／ＤBは、０．１３以下、望ましくは０．１０以下に設定されている。
【００９７】
以下、上記酸素センサ１の作動について説明する。
図２８（ｂ）は、発熱体３の中心軸線Ｏ1と酸素検知素子２の中心軸線Ｏ2とが同心的な構造の例を示すもので、これと図２８（ａ）とを比較すると明らかなように、図２８（ａ）の例では、酸素検知素子２の中心軸線Ｏ2に対し、発熱体３の中心軸線Ｏ1がほぼ平行な状態で、酸素検知素子２の中心軸線Ｏ2から距離δだけ偏心し、その発熱部４２の先端部表面が素子内壁面２ａに側方から押し付けられた、いわば横当たり構造とでも称すべき形態となっている。なお、図２８（ａ）においては理解を容易にするために、発熱体３と酸素検知素子２との隙間は実際のものより誇張して描かれているが、上述の偏心量δは、素子内壁面２ａの内径を２.８〜３.２mm、発熱体３の外径を２.４３〜２.６３mmとしたとき、発熱体３と酸素検知素子２との間で過度な押し付け力を生ずることなく上記横当り構造を確実なものとするために、例えば０.０８５〜０.３８５mm程度の大きさに設定するのがよい。また図２８（ｂ）の発熱部４２’と比べて、図２８（ａ）の発熱部４２は、前述のように発熱体３の先端側により狭い領域に偏って形成されている。
【００９８】
このような発熱体３の素子内壁面２ａに対する横当たり構造を採用することにより、発熱部４２で生じた熱が上記接触に基づく熱伝導により速やかに酸素検知素子２に伝わってこれを加熱し、また発熱部４２の上記接触部近傍の局部的に発熱した部分の熱輻射によっても酸素検知素子２が加熱される。そして、その熱伝導及び熱輻射による相乗的な熱伝達が、酸素検知素子２を急速に加熱し、活性化温度までの上昇時間を短縮する。
【００９９】
ここで、図２に示すように酸素検知素子２は、その素子内壁面２ａに横当て状態で配置された発熱部４２により局所加熱されるのであるが、センサの立ち上がり時間は図２８（ｂ）に示す構成のセンサと同等レベルに維持されるか、あるいは却って短縮される。その要因としては、次のようなことが考えられる。すなわち、酸素イオン電導性固体電解質により形成された酸素検知素子２に十分な濃淡電池起電力が生じるためには、酸素検知素子２の電気抵抗値が十分小さくなることのほかに、酸素分子に対する解離ないし再結合反応に対する電極層２ｂ，２ｃの触媒活性が十分に高められている必要がある。そして、センサの検出出力レベルは、酸素検知素子２の電気抵抗値と上記２ｂ，２ｃの触媒活性の兼ね合いで決まる。
【０１００】
ここで、酸素検知素子２が発熱部４２により局所加熱されると、固体電解質の活性化による酸素検知素子２の電気抵抗減少は、例えば図２８（ｂ）に示す構成ほどには進まないが、図２に示すように、その局所加熱された部分２ｄはより高温まで加熱されるので、当該部分で電極層２ｂ，２ｃの触媒活性が高めらる。そして、電極層２ｂの触媒活性が向上すると被測定ガス中の酸素分子の解離が促進され、その効果により固体電解質の濃淡電池起電力ひいてはセンサの検出出力レベルが補われ、結果としてセンサの活性化時間（立ち上がり時間）が短縮されるものと推測される。
【０１０１】
また、発熱体３の中心軸線Ｏ1が検知素子２側の中心軸線Ｏ2とほぼ平行となるように配置することにより、発熱部４２の側面が検知素子２の中空部内壁面２ａに対しほぼ沿う形となり、発熱部４２により酸素検知素子２の壁部をより均一に加熱することができるようになり、ひいては酸素センサの活性化時間短縮の効果がさらに高められている。
【０１０２】
さらに、図１に示すように、端子金具２３において、発熱体把持部２７が内部電極接続部２６に対し発熱体３の発熱部４２に近い側にのみ連結されているので、端子金具２３の発熱体３の軸線方向における長さが短くなり、ひいては酸素センサ１は、その軸線方向の長さが減じられてコンパクトに構成されている。また、発熱体３が１ケ所の把持部２７により把持される形としたから、端子金具２３を装着した発熱体３を酸素検知素子２の中空部内に挿入してセンサ１を組み立てる際に、前述の通り、端子金具２３を介した過剰な横方向の力が発熱体に作用しにくくなり、ひいては組立時の発熱体３の折損等を防止することができる。
【０１０３】
なお、図３１及び図３２に示すように、端子金具２３においては、２つの発熱体把持部を２７ａ，２７ｂをそれぞれ連結部２９，３０を介して、内部電極接続部２６に対しその軸線方向両側に連結する構成とすることもできる。また、位置決め突出部５０は、発熱体把持部２７ａ，２７ｂのいずれに形成してもよい。この場合、発熱体把持部の内径は、位置決め突出部５０の突出量を考慮に入れて大きく設定しておく必要がある。
【０１０４】
例えば、図３１においては、発熱部４２から遠い側の発熱体把持部２７ａに形成されている。また、図３２は発熱部４２から近い側の発熱体把持部２７ｂに位置決め突出部５０を形成した例を示している。この場合は、発熱体３は、連結部２９ないし３０が位置するのとは反対側においてその発熱部４２が酸素検知素子２の中空部内壁面２ａに当接している。これにより、発熱体３は、図３３に示すように該側にやや大きく傾いて、その中心軸線Ｏ1が中空部の中心軸線Ｏ2と所定の傾きθで交差する形態となっている。
【０１０５】
なお、図３３においては、理解を容易にするために発熱体３と酸素検知素子２との隙間や傾きθを実際のものより誇張して描いている。ここで、発熱部４２の近傍における中心軸線Ｏ1の酸素検知素子２の中心軸線Ｏ2に対する偏心量δと、傾きθとは、素子内壁面２ａの内径を２.８〜３.２mm、発熱体３の外径を２.４３〜２.６３mmとしたとき、発熱体３と酸素検知素子２との間で過度な押し付け力を生ずることなく上記横当り構造を確実なものとするには、例えばδは０.０８５〜０.３８５mm、またθは０.１〜０.５°程度の大きさとするのがよい。
【０１０６】
次に、図３４に示す構成では、端子金具２３は図１とほぼ同様に形成された内部電極接続部２６を備え、発熱体３の軸方向において該内部電極接続部２６の一方の側には、前述と同様の第一発熱体把持部２７ａが形成される一方、他方の側にも第二発熱体把持部２７ｂが同様の構成で形成されている。ここで、図３５に示すように、上記１対の発熱体把持部２７ａ，２７ｂは、その中心軸線が、酸素検知素子２の中空部の中心軸線Ｏ11から偏心してこれとほぼ平行な共通の軸線Ｏ10上に位置するように、内部電極接続部２６に対して連結されている。
【０１０７】
具体的には、端子金具２３においては、第一発熱体把持部２７ａと第二発熱体把持部２７ｂとが、内部電極接続部２６の各々対応する端部に対し、それぞれくびれた形態の第一及び第二連結部２９及び３０により、発熱体３の径方向において同じ側の周縁に一体的に接続されている。そして、これら連結部２９，３０は、内部電極接続部２６の径方向内側に曲げられて段付き部を形成するとともに、その曲げ量を調整することにより、発熱体把持部２７ａ，２７ｂの中心軸線Ｏ10は、酸素検知素子２の中空部の中心軸線Ｏ11に対しほぼ平行な状態で、連結部２９，３０の形成側とは反対方向に所定の偏心量ｄで偏心させられている。この構成によれば、２つの把持部２７ａ，２７ｂにより発熱体３をより安定的に保持することができる。
【０１０８】
上述のような端子金具２３は、例えば図３６に示すような形状の板状金属部材１２３を曲げ加工することにより製造することができる。すなわち、図３６（ａ）に示すように板状金属部材１２３は、３つの板状部１２７ａ、１２６及び１２７ｂが、その幅方向中間部において、連結部２９及び３０となるべき接続部１２９及び１３０により互いに一体化された形態をなし、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すように、接続部１２９及び１３０の両側に張り出した部分を幅方向において筒状に丸めるように曲げ加工することにより、それぞれ第一発熱体把持部２７ａ、内部電極接続部２６ａ及び第二発熱体把持部２７ｂとなる。また、連結部２９及び３０は、同図（ｅ）に示すように、発熱体把持部２７ａ，２７ｂの中心軸Ｏ10が、所期の位置となるように段付き状に曲げ加工される。
【０１０９】
なお、上記金属板状部材１２３において、発熱体把持部２７ａ及び２７ｂとなるべき板状部（第一の板状部）１２７ａ及び１２７ｂは、その幅方向両縁部分が上記曲げ加工により互いに対向してスリット１０１を形成するとともに、それぞれ該縁の一方の端部側が斜めに切り欠かれて、それぞれ前述の発熱体挿入ガイド部１００が形成されている。
【０１１０】
次に、図３７の構成においては、図３５の構成と同様に、第一発熱体把持部２７ａと第二発熱体把持部２７ｂとが形成されているが、図３８に示すように、第二発熱体把持部２７ｂは、中心軸線Ｏ11が第一発熱体把持部２７ａの中心軸線Ｏ10から距離ｄだけ偏心して設けられている。すなわち、第一発熱体把持部２７ａと第二発熱体把持部２７ｂとは、内部電極接続部２６の各々対応する端部に対し、それぞれくびれた形態の第一及び第二連結部２９及び３０により、発熱体３の径方向において同じ側の周縁に一体的に接続されている。そして、これら第一及び第二連結部２９及び３０は、内部電極接続部２６の径方向内側に曲げられて段付き部を形成するとともに、その曲げ量を調整することにより、第一発熱体把持部２７ａ及び第二発熱体把持部２７ｂの中心軸線Ｏ10，Ｏ11間の偏心量ｄが調整されている。該構成によれば、発熱体３は、互いに偏心した２つの把持部２７ａ２７ｂにより傾斜状態で保持されて素子内壁面２ａに押し付けられる。これにより、発熱体３はその傾斜状態をより安定的に保持することができ、発熱部３の横当て効果がさらに確実に達成される。
【０１１１】
ここで、第一発熱体把持部２７ａ及び第二発熱体把持部２７ｂの中心軸線Ｏ10，Ｏ11間の偏心量ｄは、例えば次のようにして設定することができる。すなわち、理解を容易にするために図３９に誇張して示すように、発熱体３の中心軸線Ｏ1と酸素検知素子２の中空部の中心軸線Ｏ2とのなす角度θは、例えば素子内壁面２ａの内径を２.８〜３.２mm、発熱体３の外径を２.４３〜２.６３mmとしたとき、θは前述と同様に０.１〜０.５°程度の大きさとするのがよいが、第一発熱体把持部２７ａと第二発熱体把持部２７ｂとの軸方向端面間の距離をＬとすれば、ｔａｎθ＝ｄ／Ｌであり、ｔａｎ０．１°＝０．００１７、ｔａｎ０．５°＝０．００８７であるから、０．００１７Ｌ≦ｄ≦０．００８７Ｌとなるようにｄを設定すればよい。
【０１１２】
なお、本構成においても、両発熱体２７ａ，２７ｂに発熱体挿入ガイド部１００が形成されている。すなわち、２つの把持部２７ａ，２７ｂが設けられ、しかも発熱体３を傾斜状態で保持するためにそれらが互いに偏心した位置関係で形成されているので、発熱体３は上側の把持部２７ａに挿入された後、下側の把持部２７ｂへは偏心状態で進入しようとする。そのため、該下側の把持部２７ｂにおいては前述の引っ掛かりの問題が特に生じやすい。そこで、上述のように発熱体挿入ガイド部１００を形成することで、このような構成においても発熱体３を端子金具２３に対しスムーズに組み付けることができる。なお、上側の把持部２７ａについては下側の把持部２７ｂほどには引っ掛かりの問題が生じないことから、下側の把持部２７ｂにのみ発熱体挿入ガイド部１００を形成するようにしてもよい。
【０１１３】
続いて、図４０の構成においては、発熱体把持部２７は内部電極接続部２６に対し、図１と同様に、１ケ所にのみ設けられているが、図１と異なり位置決め突出部５０が形成されていない。この構成によれば、発熱体３は１ケ所の把持部２７により、軸線と交差する向きにおいて若干の動きの自由度を生じた状態で把持されることとなる。従って、発熱体３を端子金具２３とともに酸素検知素子２の中空部内に挿入すると、該発熱体３は、先端部が酸素検知素子２の内壁面との接触するに伴い、これに追従して該内壁面に沿う形で位置決めされ、酸素センサの活性化時間を短縮する上でさらに大きな効果を期待することができるようになる。この場合、ΔＤないしΔＤ／ＤBを前述の範囲で調整することにより、発熱体３の先端部は酸素検知素子２の中空部内壁面にさらに沿いやすくなり、酸素センサ１の活性化時間を短縮する効果が一層高められる。
【０１１４】
また、別の効果としては、センサ１を組み立てる際に、端子金具２３を介した過剰な横方向の力が発熱体３に作用しにくくなり、ひいては組立時の発熱体３の折損等を防止することができる。さらに、端子金具２３の発熱体軸線方向における長さを短くでき、ひいては酸素センサの上記軸線方向の長さを減じてこれをコンパクトに構成できるようになる。
【０１１５】
次に、図４１に示す構成では、内部電極接続部２６の軸方向後端側に発熱体把持部２７が接続される一方、前端側にはガイド部２８が接続されている。ガイド部２８は、ほぼ半円状の横断面形状をなし、かつ端子金具２３の中心軸線、詳しくは発熱体把持部２７及び内部電極接続部２６の中心軸線に関して所定角度だけ内側に傾斜して形成されている。これによってガイド部２８は、発熱体３をその軸方向とほぼ垂直方向に押して素子内壁面２ａに押し付ける。
【０１１６】
さて、本発明の請求項に記載した酸素センサの構成には、以下に述べる各発明の内容を少なくとも１つ付け加えることができる。
【０１１７】
発明（Ａ）
この発明の酸素センサは、軸状をなす酸素検知素子と、該酸素検知素子を収容する筒状のケーシングと、外気をケーシング内に導入するための気体導入構造部とを有する。該気体導入構造部は、ケーシングの後方側に同軸的に設けられる筒状形態をなすとともに、内部が該ケーシングと連通し、かつ壁部に１ないし複数の気体導入孔が形成されたフィルタ保持部と、該フィルタ保持部の気体導入孔を塞ぐように配置され、液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタとを有し、フィルタ及び気体導入孔を経て外気をケーシング内に導入させる。そして、気体導入構造部の外側には、これを覆う筒状形態をなし、フィルタへの直接的な液滴の噴射あるいは油や汚れ等の付着物の付着を阻止ないし抑制する防護カバーが設けられる。
【０１１８】
すなわち、気体導入構造部において液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタを設け、さらにその外側に防護カバーを設けることで、ケーシング内への水滴等の侵入が一層起こりにくくなる。これにより、酸素センサが車両の足周り部分に取り付けられた場合、水溜まりなどの水を強く跳ね上げながら走行したり、あるいは洗車時に高圧の水が直接フィルタに当たった場合等においても、上上記フィルタとの組合せにより、センサ内への水滴等の侵入を効果的に防止することができる。
【０１１９】
気体導入構造部は、ケーシングの後方側に対し内部が互いに連通するようにこれと同軸的かつ一体的に設けられ、壁部に１ないし複数の気体導入孔が形成されたフィルタ保持部と、該フィルタ保持部の外側において気体導入孔を塞ぐように配置され、液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタと、そのフィルタの外側に配置される筒状に形成され、壁部に１ないし複数の補助気体導入孔が形成されるとともに、該フィルタをフィルタ保持部との間で挟み付けて保持する補助フィルタ保持部とを備えたものとして構成できる。この場合、補助気体導入孔からフィルタを経て気体導入孔より外気がケーシング内に導入される。すなわち、内外のフィルタ保持部によりフィルタを確実に保持することができ、フィルタ保持部へのフィルタの組付けも容易である。例えばフィルタを円筒状に形成した場合、フィルタ保持部に対し該フィルタを外挿し、さらにその外側から保持フィルタ保持部を嵌め入れ、気体導入孔及び補助気体導入孔と干渉しない位置において、フィルタ保持部と補助フィルタ保持部とを結合する保持部結合部を形成すればよい。
【０１２０】
防護カバーは、気体導入孔に対応する位置においてフィルタとの間に気体滞留空間を生じた状態で、その軸方向において気体導入孔を挟んだ両側部分がをフィルタ保持部の外面に対しカバー接合部により接合することができ、また、気体滞留空間を外部と連通させてこれに外気を導入する外部連通部を設けることができる。これにより、基準ガスとしての外気は外部連通部から防護カバーの内側へ導かれ、また、その導かれた外気は気体滞留空間の形成により、フィルタをスムーズに流通することができるので、防護カバーを設けたにも拘わらず、外気（基準ガス）のケーシング内へ支障なく導くことができる。
【０１２１】
この場合、カバー接合部は、防護カバーの周方向に沿って環状に形成することができ、外部連通部は、防護カバーとフィルタ保持部との間において、環状のカバー接合部を横切る通路状に形成することができる。すなわち、環状のカバー接合部によりカバー部材内側への水滴等の侵入がより起こり難くなり、しかもこれを横切る通路状の外部連通部の形成により、外気のカバー部材内への導入は支障なく行うことができる。
【０１２２】
このような構造は、以下のようにして比較的簡単に実現することができる。すなわち、気体導入孔よりも前方側においてフィルタ保持部の外周面に、該フィルタ保持部の軸方向に延びる外部連通部としての所定長の溝部を周方向に沿って所定の間隔で複数形成する。また、カバー接合部は、防護カバーをフィルタ保持部に向けてかしめることにより、各溝部を横切るように、かつ該溝部の底部において防護カバーとフィルタ保持部との間に隙間が残留するように形成された環状のかしめ部とする。これにより、該防護カバーとフィルタ保持部との間に形成される隙間の前方側開口部から、溝部を通って気体滞留部へ外気が導かれることとなる。この場合、溝部底部に上記隙間が確保できる程度にかしめの圧力及び溝部の深さを調整すればよい。
【０１２３】
なお、防護カバーの前方側端縁は、上記各溝部の端よりも所定長だけ前方側まで延ばすことができる。これにより、酸素センサに水しぶき等がかかった場合に、防護カバーの内側へ水滴等が侵入する確率をさらに小さくすることができる。
【０１２４】
次に、フィルタ保持部は、自身の軸方向中間部に形成された段付き部により、該段付き部に関して軸方向前方側を第一部分、同じく後方側を第二部分として、該第二部分が第一部分よりも径小となるように形成することができる。この場合、気体導入孔はその第二部分の壁部に形成される。これによれば、例えばフィルタ保持部を第二部分が上となるように立てた状態で、上側からフィルタ及びフィルタ保持部を順次外挿する際に、段付き部にそれらフィルタ及びフィルタ保持部を当てて止めることができるので、気体導入構造部の組立てが容易になる。この場合、補助フィルタ保持部の内径は、第一部分の外径よりも小さく設定しておく必要がある。
【０１２５】
上記構造において、溝部は第一部分の外周面に形成することができる。また、防護カバーは、その前方側端部において該第一部分に対し環状のかしめ部により固着され、後方側端部において第二部分の末端部外周面に別のかしめ部により固着される。これにより、防護カバーとフィルタ保持部の径小の第二部分との間に気体滞留空間を形成しやすくなる。
【０１２６】
また、この発明の酸素センサには、酸素検知素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数のリード線挿通孔が軸方向に貫通して形成されたセラミックセパレータを設けることができる。そして、そのセラミックセパレータには、その軸方向中間位置においてその外周面から突出するフランジ状のセパレータ側支持部を形成することができる。セラミックセパレータは、セパレータ側支持部よりも前方側に位置する部分をケーシングの後端部内側に入り込ませた状態で、該セパレータ側支持部においてケーシングの後端面に対し直接又は他部材を介して間接的に当接するように配置される。そして、カバー接合部としての環状のかしめ部は、フランジ状のセパレータ側支持部の外周面に対応する位置に形成することができる。これにより、かしめ部形成の際の圧縮力を、フランジ状のセパレータ側支持部の外周面で受けることができるので、かしめ部の形成を確実に行うことができる。
【０１２７】
発明（Ｂ）
この発明の酸素センサは下記のように構成されることを特徴とする。すなわち、該酸素センサは、軸状をなす酸素検知素子と、該酸素検知素子を収容する筒状のケーシングと、気体導入構造部とを備える。この気体導入構造部は、ケーシングの後方側にほぼ同軸的に設けられる筒状形態をなすとともに内部が該ケーシングの内部と連通し、壁部に１ないし複数の気体導入孔が形成されたフィルタ保持部と、該フィルタ保持部の外側において気体導入孔を塞ぐように配置され、液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタと、そのフィルタの外側に配置される筒状に形成され、壁部に１ないし複数の補助気体導入孔が形成されるとともに、該フィルタをフィルタ保持部との間で挟み付けて保持する補助フィルタ保持部とを備え、補助気体導入孔からフィルタを経て気体導入孔より外気をケーシング内に導入させる役割を果たす。そして、上記フィルタは、補助フィルタ保持部の内面に対し少なくとも補助気体導入孔の周囲においてこれに密着する一方、フィルタ保持部の外面とフィルタとの間には、少なくとも気体導入孔の周囲において所定量の隙間が形成される。
【０１２８】
このように構成された酸素センサにおいては、フィルタを透過してくる外気は、内側に環状の隙間が形成されていることで流通抵抗が和らげられ、気体導入孔を通ってスムーズにケーシング内に導入できる。一方、フィルタの外面は補助フィルタ保持部の内面と密着しているので、補助気体導入孔からフィルタと補助フィルタ保持部との間にゴミや油分あるいは水滴等のたまりが生じにくくなり、ひいてはフィルタの外面側の撥油性あるいは撥水性の低下が阻止ないし抑制されて、常時良好な通気性が確保される。また油分のたまりが生じにくくなることで、高温で揮発した油分の蒸気がフィルタを通ってセンサ内部に侵入することが抑制される。これにより、例えば基準ガス温度が高くなった場合でも、センサ出力の低下が起こりにくくなる。
【０１２９】
補助フィルタ保持部には、補助気体導入孔を挟んでその軸方向両側に、フィルタを介して該補助フィルタ保持部をフィルタ保持部に対して結合するフィルタかしめ部を形成することができる。補助フィルタ保持部のそれらフィルタかしめ部の間に位置する部分は、フィルタとともに外向きに橈んで凸状形態をなし、その凸状部の頂部に補助気体導入孔を形成することができる。そして、その凸状部の頂部を、少なくとも該補助気体導入孔の周囲において平坦化し、その平坦化された部分においてフィルタ保持部の内面をフィルタに対して密着させることができる。すなわち、補助気体導入孔を挟んでその両側にフィルタかしめ部を形成すると、補助フィルタ保持部はかしめ部の間の部分が上述のように外向きに橈んで凸状部となるが、その凸状部の頂部を平坦化することで、補助フィルタ支持部をフィルタとの間の密着構造を簡単に実現できる。なお、補助フィルタ保持部に上記平坦化部分を形成する方法としては、平坦化部材を用いて凸状部の膨出をその頂部において規制しつつフィルタかしめ部を形成する方法を例示できる。
【０１３０】
この場合、かしめ部に挟まれた部分において、補助フィルタ保持部とフィルタとはフィルタ保持部の対応する部分よりも大きく外側に橈み、該フィルタ保持部とフィルタとの間には、補助フィルタ保持部とフィルタ保持部との橈み量の差に基づいて上記隙間を形成することができる。すなわち、補助フィルタ保持部にはかしめに伴い比較的大きく圧縮変形し、凸部における橈み量も大きくなるが、内側のフィルタ保持部はそれほど圧縮されないため橈み量も小さい。一方、フィルタは柔軟であるので、補助フィルタ保持部に追従して外向きに橈むこととなる。その結果、フィルタ保持部とフィルタとの間には、フィルタ保持部と補助フィルタ保持部との橈み量の差に基づいて隙間を簡単に形成することができる。
【０１３１】
気体導入孔及び補助気体導入孔は、それぞれフィルタ保持部及び補助フィルタ保持部に対し、軸方向中間部において互いに対応する位置関係で周方向に沿って所定の間隔で複数個形成することができる。これにより、気体導入構造部側からケーシング内へ外気を偏りなく導入することができる。また、フィルタ保持部を周方向に取り囲むように例えば筒状のフィルタをその外側に配置し、補助フィルタ保持部には保持部結合部として、フィルタを挟んで該補助フィルタ保持部をフィルタ保持部に向けてかしめることにより、その周方向に沿って環状のフィルタかしめ部を形成することができる。具体的には、この環状のかしめ部は、軸方向において気体導入孔及び補助気体導入孔の列を挟む両側に形成できる。この場合、各かしめ部において、補助フィルタ保持部とフィルタ保持部との間にフィルタの縁を挟み込む形にすることで、補助気体導入孔からフィルタの縁を迂回してフィルタ保持部の気体導入孔ヘ至る経路が形成されにくくなり、ここを通って水等がフィルタ保持部内側、ひいてはケーシング内側へ漏れ込む可能性も小さくなる。この場合、凸状部はそれらかしめ部の間において環状に形成され、また、凸状部の頂部は環状に平坦化され、その平坦化部分に複数の補助気体導入孔が形成されることとなる。
【０１３２】
なお、フィルタ保持部には、少なくとも気体導入孔の周囲において内向きに凹む凹状部を形成し、その凹状部においてフィルタとの間に隙間を形成するようにしてもよい。この場合、凹状部は、気体導入孔の周縁部分を凹ませたディンプル状に形成してもよいし、各気体導入孔の配列方向に沿う環状に形成してもよい。
【０１３３】
発明（Ｃ）
この発明の酸素センサは下記のように構成されることを特徴とする。すなわち、該酸素センサは、軸状をなす酸素検知素子と、酸素検知素子を収容する筒状のケーシングと、そのケーシングに対し内部が連通するようにこれと同軸的に設けられるとともに、該ケーシングに対し軸方向後方側から連結されるカバー部材とを備える。カバー部材は、その軸方向前方側においてケーシングに対し外側からこれに重なりを生じるように配置される。そして、その重なり部には、該カバー部材を前記ケーシングに向けてかしめることにより、それらの周方向に円環状に形成された主かしめ部と、該円環状の主かしめ部においてカバー部材とケーシングとが、それらの軸線周りにおいて相対的に回転することを阻止する回転阻止部とが形成される。
【０１３４】
上記構成によれば、主かしめ部においては、ケーシングとカバー部材との間の接触面が円筒状面となるので気密性に優れ、それらの間からケーシング内に水等が漏れ込むことが確実に阻止される。また、該主かしめ部と共に回転阻止部を形成することで、ケーシングとカバー部材との間に軸線回りの捩じり力が作用しても、両者の間に相対的な回転が生じにくく、ひいては上記主かしめ部における気密性を一層確実なものととすることができる。
【０１３５】
回転阻止部は、カバー部材の軸線方向において主かしめ部の少なくとも一方の側に、該カバー部材をケーシングに向けてかしめることにより形成された補助かしめ部とすれば、その形成も容易で回転阻止効果にも優れる。補助かしめ部は、具体的には、カバー部材の軸線方向において主かしめ部に対し所定の間隔で隣接し、かつ該カバー部材の周方向に沿う環状に形成することができる。環状形態の補助かしめ部を主かしめ部に隣接して形成することで、回転阻止効果が一層高められる。この場合、さらに具体的には、補助かしめ部の軸断面形状を多角形状とすることができる。こうすれば、ケーシングとカバー部材との接触面が角筒状となり、捩じり力が作用した場合のケーシングとカバー部材との間の相対的な回転が極めて生じにくくなる。
【０１３６】
なお、補助かしめ部は、主かしめ部よりも酸素検知素子に近い側に形成するのがよい。すなわち、酸素センサの先端側は高温にさらされることが多いので、気密性確保が優先される主かしめ部がそのような熱源から遠くなる上記配置関係がより望ましいといえる。
【０１３７】
また、主かしめ部と補助かしめ部とは、それぞれカバー部材を周方向外側から圧縮する複数のかしめパンチを含むとともに、カバー部材の軸線方向において所定距離だけ隔たった位置関係で配置される２組のかしめパンチユニットを用いて一括して形成することができる。この方式によれば、主かしめ部と補助かしめ部とが１回のかしめ工程により同時形成されるので能率的であるばかりでなく、次のような効果も合わせて達成される。すなわち、かしめパンチによる圧縮により、カバー部材がケーシングに向けて局所的に食い込みつつ圧接されてかしめ部が形成されるのであるが、その圧接部の周囲においてカバー部材には、食込変形に伴うしわ寄せ部あるいは浮き上がり部が形成されやすい。ここで、主かしめ部と補助かしめ部とを順次的に形成した場合、後で形成するかしめ部によるしわ寄せ部あるいは浮き上がり部の影響が先に形成したかしめ部に及び、気密性が損なわれる問題が生じやすい。しかしながら、上述のように両かしめ部を同時に形成するようにすれば、しわ寄せ部あるいは浮き上がり部の影響をそれらかしめ部の間の領域にプールすることができ、ひいてはいずれのかしめ部においても十分な密着性すなわち気密性を確保することができるようになる。
【０１３８】
なお、上記酸素センサの構成においてカバー部材は、ケーシングとは独立した筒状体としてこれにほぼ同軸的に設けられ、酸素検知素子からのリード線が自身の後方外側へ延びることを許容しつつ、ケーシングに対し後方側から連結される前記本発明のフィルタアセンブリとすることができる。
【０１３９】
発明（Ｄ）
この発明の酸素センサは下記のように構成されることを特徴とする。すなわち、該酸素センサは、軸状をなす酸素検知素子と、該酸素検知素子を収容する筒状のケーシングと、気体導入構造部とを備える。気体導入構造部は、ケーシングの後方側にほぼ同軸的に設けられる筒状形態をなすとともに内部が該ケーシングの内部と連通し、壁部に１ないし複数の気体導入孔が形成されたフィルタ保持部と、該フィルタ保持部の外側において気体導入孔を塞ぐように配置され、液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタと、そのフィルタの外側に配置される筒状に形成され、壁部に１ないし複数の補助気体導入孔が形成されるとともに、該フィルタをフィルタ保持部との間で挟み付けて保持する補助フィルタ保持部とを備え、補助気体導入孔からフィルタを経て気体導入孔より外気をケーシング内に導入させる。フィルタ保持部は、自身の軸方向中間部に形成された段付き部により、該段付き部に関して軸方向前方側を第一部分、同じく軸方向後方側を第二部分として、該第二部分が前記第一部分よりも径小となるように構成されており、気体導入孔はその第二部分の壁部に形成される。補助フィルタ保持部は、フィルタ保持部の第一部分と第二部分とにまたがるように配置される。そして、上記第二部分に対応する位置において、フィルタ部を挟んでフィルタ保持部と補助フィルタ保持部とを互いに結合する主結合部と、第一部分に対応する位置において、フィルタ保持部と補助フィルタ保持部とを互いに結合する補助結合部とが形成される。
【０１４０】
上記構成の酸素センサにおいては、フィルタ保持部が段付き部を介して互いに隣接する異径の第一部分と第二部分の少なくとも２部分からなり、補助フィルタ保持部がそれら２部分にまたがる筒状に形成され、その第二部分に主結合部が形成されるのに加え、第一部分に補助結合部を形成するようにしたから、補助フィルタ保持部とフィルタ保持部との間に軸線周りの捩じり力が付加されても、補助フィルタ保持部とフィルタ保持部との間に相対的な回転が生じにくい。その結果、両者の間で保持されるフィルタのシールが破れにくく、ケーシング内部への水滴等の侵入が起こりにくい。
【０１４１】
上記構成においてフィルタは、フィルタ保持部の第二部分のみを周方向に取り囲むように配置することができる。この場合、主結合部は、フィルタを挟んで補助フィルタ保持部をフィルタ保持部の第二部分に向けてかしめることにより、該第二部分の周方向に沿って形成された環状の主かしめ部とすることができる。また、補助結合部は、補助フィルタ保持部をフィルタ保持部の第一部分に向けて直接的にかしめることにより、該第一部分の周方向に沿って形成された環状の補助かしめ部とすることができる。この構成によれば、主結合部と補助結合部とをかしめにより簡単に形成でき、しかも補助フィルタ保持部及びフィルタ保持部との間でのフィルタのシール性も良好に確保できる。また、補助かしめ部においては補助フィルタ保持部とフィルタ保持部との間にフィルタが介在せず、両者が直接的にかしめられるので捩じりに対する強度が一層高められる。
【０１４２】
また、気体導入孔及び補助気体導入孔は、それぞれフィルタ保持部及び補助フィルタ保持部に対し、軸方向中間部において互いに対応する位置関係で周方向に沿って所定の間隔で複数個形成することができ、主かしめ部は、気体導入孔ないし補助気体導入孔の列を挟んで両側に形成された２本のかしめ部を含むものとすることができる。この構成によれば、気体導入構造部においてケーシング内へ外気を偏りなく導入することができる。また上記２本の主かしめ部によりフィルタのシール性が一層良好に確保される。
【０１４３】
発明（Ｅ）
この発明の酸素センサは、下記のように構成されることを特徴とする。
▲１▼軸状の酸素検知素子。
▲２▼酸素検知素子を収容する筒状のケーシング。
▲３▼セラミックセパレータ：ケーシングに対し同軸的に設けられるとともに、該ケーシングの後端部に形成されたケーシング側支持部において直接又は他部材を介して間接的に支持され、酸素検知素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数のリード線挿通孔が軸方向に貫通して形成される。
▲４▼カバー部材：該ケーシングと同軸的に配置され、各リード線が自身の後方外側に延びることを許容しつつ、セラミックセパレータを外側から覆った状態でケーシングに対し後方側から連結される。
▲５▼金属弾性部材：カバー部材とセラミックセパレータとの間、及びケーシング側支持部とセラミックセパレータとの間の少なくともいずれかに圧縮状態で配置され、カバー部材とケーシング側支持部との間において、セラミックセパレータに対する挾圧保持力を生じさせる。
【０１４４】
上記構成において金属弾性部材は、カバー部材とケーシングとの間で、セラミックセパレータに対する適度な挾圧保持力を生じさせてがたつきを防止し、その固定・保持をより確実なものとする一方、酸素センサの組立時等において自身の弾性変形により、セラミックセパレータのセパレータ側支持部に過度な挾圧力が作用することを抑制し、ひいてはそれによるセラミックセパレータの割れや欠けを防止する役割を果たす。そして、金属弾性部材は、その構成材質が金属であることから耐熱性に優れ、高温で厳しい使用環境下でもセラミックセパレータのがたつき防止効果を長期に渡って良好に維持することができる。
【０１４５】
セラミックセパレータには、その外周面から突出してセパレータ側支持部を形成することができる。該セパレータ側支持部は例えばセラミックセパレータの周方向に沿うフランジ状に形成できる。また、金属弾性部材は、セラミックセパレータに外挿され、カバー部材とセパレータ側支持部との間、及びケーシング側支持部とセパレータ側支持部との間の少なくともいずれかに圧縮状態で配置されるばね座金とすることができる。金属弾性部材をこのようなばね座金とすることで、セラミックセパレータに対するその組付けを極めて簡単に行うことができ、また弾性力も充分に確保することができる。なお、具体的にはばね座金として波型座金、すなわちリング周方向において軸方向の波型のうねりを形成した座金を使用することができる。これにより、セラミックセパレータに対し、軸線回りに比較的均一な挾圧力を生じさせることができ、セラミックセパレータをより安定的に支持することができる。
【０１４６】
次に、セパレータ側支持部は、セラミックセパレータの軸方向中間位置に形成することができる。この場合、セラミックセパレータは、軸方向において前方側部分をケーシングの後端部内側に収容するとともに、ケーシングの開口端面部をケーシング側支持部として、これにセパレータ側支持部を直接又は他部材を介して間接的に当接させる一方、後方側部分をケーシングの外側に突出させた状態で配置することができる。また、カバー部材は、セラミックセパレータの突出部分を外側から覆うものとし、その内周面の軸方向中間位置には、ケーシングの開口端面部とは反対側からセパレータ側支持部に対し直接又は他部材を介して間接的に当接するカバー側支持部を形成することができる。そして、ばね座金は、カバー側支持部とケーシングの端面との少なくとも一方とセパレータ側支持部との間に配置することができる。該構成では、セパレータ側支持部をセラミックセパレータの軸方向中間位置に形成し、セラミックセパレータのセパレータ側支持部よりも前方側部分をケーシング内に収容し、後方側部分をカバー部材内に収容することで、セラミックセパレータをより安定的に保持できる。
【０１４７】
また、カバー部材は、自身の軸方向中間部に形成された段付き部により、該段付き部に関して軸方向前方側を第一部分、同じく後方側を第二部分として、該第二部分が第一部分よりも径小となるように形成することができる。そして、その段付き部をカバー側支持部として、該カバー側支持部とセパレータ側支持部との間にばね座金を配置することができる。すなわち、上記構成の酸素センサを組み立てる場合、筒状のケーシングを立てた状態でセラミックセパレータをその上側の開口部から挿入するようにし、さらにカバー部材を上側から被せるようにすれば能率がよい。この場合、ばね座金を上述のように配置すれば、ケーシングに挿入した状態のセラミックセパレータに対し該ばね座金を簡単かつ確実に外挿することができ、センサの組立を一層能率よく行うことができる。また、カバー部材を上述のように段付き構造とすることで、その段付き部とセパレータ側支持部との間でばね座金を確実に挾圧することができる。
【０１４８】
なお、上記酸素センサの構成においてカバー部材は、ケーシングとは独立した筒状体としてこれにほぼ同軸的に設けられ、酸素検知素子からのリード線が自身の後方外側へ延びることを許容しつつ、ケーシングに対し後方側から結合部により連結される前記本発明のフィルタアセンブリとすることができる。
【０１４９】
発明（Ｆ）
この発明の酸素センサは、軸状の酸素検知素子と、酸素検知素子を収容する筒状のケーシングと、ケーシングに対し同軸的に設けられるとともに、該ケーシングの後端部に形成されたケーシング側支持部に当接することによりこれに支持され、酸素検知素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数のリード線挿通孔が軸方向に貫通して形成されるセラミックセパレータとを備える。そして、ケーシング側支持部は、ケーシングの軸方向において該ケーシングの本体部分よりも弾性変形が容易な緩衝支持部とされており、セラミックセパレータを緩衝支持部に対して軸方向において相対的に押し付けることにより該緩衝支持部をその押し付け方向に圧縮変形させた状態で、該セラミックセパレータをケーシングに対して固定するセパレータ固定手段が設けられている。
【０１５０】
上記構成において緩衝支持部は、セパレータ固定手段とケーシングとの間で、セラミックセパレータに対する適度な挾圧保持力を生じさせてがたつきを防止し、その固定・保持をより確実なものとする一方、酸素センサの組立時等において自身の弾性変形により、セラミックセパレータのセパレータ側支持部に過度な挾圧力が作用することを抑制し、ひいてはそれによるセラミックセパレータの割れや欠けを防止する役割を果たす。そして、該緩衝支持部はケーシング側支持部として該ケーシングと一体に構成されるので、従来の酸素センサのようにゴムリング等を別部材として設ける必要がなくなる。その結果、部品点数が減少してセンサの組立工程が簡略化され、ひいてはセンサの製造能率を向上させることができる。
【０１５１】
上記構成においては、ケーシングは金属で構成することができ、緩衝支持部は該ケーシングと同材質または異材質の金属材料で構成することができる。これによれば、緩衝支持部の構成材質が金属であることから耐熱性に優れ、高温の厳しい使用環境下でもセラミックセパレータのがたつき防止効果を長期に渡って良好に維持することができる。
【０１５２】
具体的には緩衝支持部は、本体部分と一体化されたばね部とすることができる。ばね部を本体部分と一体化することで、緩衝支持部を確実に弾性変形させることができ、ひいてはセパレータ固定手段とケーシングとの間で、セラミックセパレータに対する必要十分な挾圧保持力が生じてセラミックセパレータの固定をより確実に行うことができる。
【０１５３】
この場合、ばね部は、ケーシングの開口端縁部を断面半径方向に１ないし複数回曲げ返すことにより形成することができる。これによればケーシングの開口端縁部にプレス加工等によりばね部を簡単に形成することができる。ばね部は、より具体的には、ケーシングの開口端縁部に薄肉部を形成し、その薄肉部を断面半径方向において内側に１回曲げ返し、その曲げ返された薄肉部の先端側をさらに外向きに１回曲げ返すことにより形成することができる。薄肉部の形成により、ばね部形成のための曲げ加工がより行いやすくなり、しかも２回の曲げ加工によりばね部材をより簡単に形成できる。
【０１５４】
また、緩衝支持部は、ケーシングの本体部分よりも低硬度の部分となるように構成してもよい。すなわち、緩衝支持部の硬度を本体部分の硬度よりも低くすることにより、緩衝支持部は本体部に対して相対的に圧縮変形し、ばね部と同様に機能しうる。このような緩衝支持部は、例えば本体部分よりも硬度の低い異材質により構成することができる。この場合、その異材質部分は溶接あるいはろう付け等により本体部分に接合することができる。また、緩衝支持部を形成すべきケーシングの部分に対し、通電加熱等により局所的な軟化熱処理を行うことにより形成する方法も可能である。この場合、緩衝支持部は本体部分と同材質により一体形成されることとなる。
【０１５５】
また、緩衝支持部のビッカース硬度をＨｖs、本体部分のビッカース硬度をＨｖhとした場合、Ｈｖhは３２０以上とするのがよい。Ｈｖhが３２０未満になるとケーシングの強度が不足し、酸素センサの耐久性を確保できなくなる場合がある。Ｈｖhは、より望ましくは３６０以上とするのがよい。また、緩衝支持部の硬度は、Ｈｖh−Ｈｖsが６０以上となるように調整するのがよい。Ｈｖh−Ｈｖsが６０未満になると、緩衝支持部の本体部分に対する相対的な変形量が不足し、所期の効果が十分に達成できなくなる場合がある。Ｈｖh−Ｈｖsは、より望ましくは８０以上となるように調整するのがよい。
【０１５６】
セラミックセパレータには、その外周面から突出してセパレータ側支持部を形成することができる。該セパレータ側支持部は例えばセラミックセパレータの周方向に沿うフランジ状に形成できる。そして、ケーシングの開口端面部にケーシング側支持部としての緩衝支持部を形成し、これにセパレータ側支持部を当接させる構成とすることができる。これにより、セラミックセパレータは、ケーシングに対しその開口部から挿入するだけで組付けを極めて簡単に行うことができる。
【０１５７】
なお、上記酸素センサの構成においては、ケーシングと同軸的に配置され、各リード線が自身の後方外側に延びることを許容しつつ、セラミックセパレータを外側から覆った状態でケーシングに対し後方側から連結されるカバー部材を設けることができる。この場合、そのカバー部材の内周面の軸方向中間位置に、緩衝支持部とは反対側からセパレータ側支持部に対し当接するカバー側支持部を形成することができる。これにより、該カバー部材は、緩衝支持部を圧縮変形させた状態でケーシングに対し結合されることにより、上記セパレータ固定手段を形成することとなる。このようなカバー部材を設けることにより、セラミックセパレータをより安定的かつ確実に保持・固定することができる。
【０１５８】
なお、上記カバー部材は、ケーシングとは独立した筒状体としてこれにほぼ同軸的に設けられ、酸素検知素子からのリード線が自身の後方外側へ延びることを許容しつつ、ケーシングに対し後方側から連結される前記本発明のフィルタアセンブリとすることができる。
【０１５９】
発明（Ｇ）
この発明の酸素センサは下記のように構成されることを特徴とする。すなわち該酸素センサは、軸状をなす酸素検知素子と、その酸素検知素子を収容する筒状のケーシングと、そのケーシング内に配置され、酸素検知素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数のリード線挿通孔が軸方向に貫通して形成されたセラミックセパレータと、ケーシングの後方側開口部又はそのケーシングの後方側に同軸的に一体化されて内部が該ケーシングと連通する別の筒状体の開口部に対しその内側に弾性的にはめ込まれ、各リード線を挿通するためのシール側リード線挿通孔を有するとともに、それらリード線外面とケーシング又は別の筒状体の内面との間をシールする弾性シール部材とを備える。セラミックセパレータの軸方向後端面は弾性シール部材の軸方向前端面と密着するとともに、該セラミックセパレータには、これを軸方向に貫通する気通用連通部が形成される。そして、その気通用連通部は上記軸方向において弾性シール部材に近い側の開口部が、当該弾性シール部材によって遮蔽されない位置に形成される。
【０１６０】
該酸素センサの構成においては、気通用連通部の弾性シール部材に近い側の開口部が弾性シール部材によって遮蔽されないので、弾性シール部材がセラミックセパレータに密着配置されるにも拘わらず、該セラミックセパレータの気通連通部における通気が阻害されることがない。
【０１６１】
具体的には、セラミックセパレータには、セパレータ側リード線挿通孔とは別に軸方向の気通用貫通孔を形成でき、またその後端面に、一端が該気通用貫通孔に連通し、他端側がセラミックセパレータの外周面に開放する気通用溝部を形成することができる。この場合、これら気通用貫通孔及び気通用溝部が気通用連通部を形成することとなる。この構成によれば、気通用溝部の他端側の開口部がセラミックセパレータの外周面に開放するので弾性シール部材により遮蔽されず、該気通用溝部及びそれに続く気通用貫通孔における気体の流通を確実なものとすることができる。なお、セラミックセパレータの軸方向中間部において該軸方向と交差する向きに、一端が該セラミックセパレータの外周面に開放し他端側が気通用貫通孔に連通する横方向の貫通孔を形成してもよい。しかしながら、セラミックセパレータを粉末の成形・焼成により製造する場合、上記構成のようにセラミックセパレータの端面上に気通用溝部を形成するほうが、粉末成形体の製造がはるかに容易であり、製造能率が高い利点がある。
【０１６２】
上記酸素センサはより具体的には下記のように構成することができる。すなわち、ケーシングの後方側にほぼ同軸的に設けられる筒状形態をなすとともに内部が該ケーシングの内部と連通し、壁部に１ないし複数の気体導入孔が形成されたフィルタ保持部と、該フィルタ保持部の気体導入孔を塞ぐように配置され、液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタとを有する気体導入構造部とを備え、フィルタ及び気体導入孔を経て外気をケーシング内に導入させる気体導入構造部（上記別の筒状体に相当する）を設ける。セラミックセパレータは、酸素検知素子の軸方向において後方側がフィルタ保持部の内側に入り込み、同じく前方側がケーシングの内側に入り込むように配置され、酸素検知素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数のリード線挿通孔が軸方向に貫通して形成されたものとする。弾性シール部材は、フィルタ保持部の後方側開口部に対しその内側に弾性的にはめ込まれ、各リード線を挿通するためのシール側リード線挿通孔を有するとともに、それらリード線外面とフィルタ保持部内面との間をシールするものとする。また、セラミックセパレータの後端面は、軸方向において気体導入孔よりも後方側に位置するとともに、弾性シール部材の軸方向前端面と密着する一方、フィルタ保持部内周面とセラミックセパレータの外周面との間には隙間が形成され、気体導入孔からの気体がこの隙間内に供給されるようにする。そして、セラミックセパレータには、該隙間に導入された気体をケーシング内に導くための上記気通用連通部を形成する。
【０１６３】
この構成によれば、液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタを用いて気体導入構造部を構成することで、ケーシング内に水滴等が侵入することは阻止しつつ、基準ガスとしての外気はケーシング内に十分に導入することができる。この場合、セラミックセパレータの後端面位置を気体導入孔よりも後方側に設定することで、気体導入孔から仮に気体導入構造部内に水滴等が侵入しても、セラミックセパレータが該水滴の進路を妨げる形となるので、ケーシング内へは該水滴等が一層流れ込みにくくなる。一方、気体導入孔から流入した基準ガスは、気通用溝部及び気通用貫通孔を経て支障なくケーシング内へ導入できる。
【０１６４】
次に、酸素検知素子は先端が閉じた中空軸状に形成でき、その中空部内には該酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体を配置することができる。この場合、セラミックセパレータには、酸素検知素子及び発熱体からのリード線を挿通するための４つのセパレータ側リード線挿通孔が、各々その中心が仮想的な円周経路（セパレータ側ピッチ円）上に位置して配列するように形成することができる。また、気通用貫通孔は、セラミックセパレータの中央部において、それら４つのセパレータ側リード線挿通孔により囲まれる領域に形成することができる。さらに、気通用溝部は、セラミックセパレータの後端面において、４つのセパレータ側リード線挿通孔と干渉しない位置に、十字形態で形成することができる。これにより、セラミックセパレータの限られた体積を有効活用して、酸素検知素子及び発熱体からの各リード線の挿通孔、気通用貫通部及び気通用溝部を過不足のない大きさで効率的に配置・形成することができる。
【０１６５】
一方、本発明の酸素センサは次のように構成することができる。すなわち、セラミックセパレータには、その軸方向中間位置においてその外周面から突出するフランジ状のセパレータ側支持部を形成する。該セラミックセパレータは、セパレータ側支持部よりも軸方向前方側に位置する部分をケーシングの後端部内側に入り込ませた状態で、該セパレータ側支持部においてケーシングの後端面に対し直接又は他部材を介して間接的に当接し、軸方向後方側部分はケーシングの外側に突出させた状態で配置する。また、セラミックセパレータの上記ケーシングからの突出部分は、外側から前述の別の筒状体としてのカバー部材で覆う。そして、セラミックセパレータのフランジ部を軸方向に貫通する形態で、気通用貫通部を１ないし複数形成する。この構成は、フランジ部を利用して気体の流通経路を確保できるので、例えばセラミックセパレータの本体部分に気通用貫通部を形成する余地がない場合に有効である。また、セラミックセパレータの本体部分に気通用貫通部を形成し、さらにフランジ部にも気通用貫通部を形成すれば、気体の流通を一層スムーズに行うことができる。
【０１６６】
具体的には、気通用貫通部は、フランジ部の外周面に対し所定の角度間隔で複数形成された溝部ないし切欠き部とすることができる。これによれば、フランジ部の周方向において偏りなく気体を流通させることができ、しかも焼成前の粉末成形体の形成も容易であり、製造効率が高い。
【０１６７】
なお、上記酸素センサの構成においてカバー部材は、ケーシングとは独立した筒状体としてこれにほぼ同軸的に設けられ、酸素検知素子からのリード線が自身の後方外側へ延びることを許容しつつ、ケーシングに対し後方側から連結される前記本発明のフィルタアセンブリとすることができる。
【０１６８】
発明（Ｈ）
この発明の酸素センサは下記のように構成されることを特徴とする。すなわち、該酸素センサは、軸状をなす酸素検知素子と、該酸素検知素子を収容する筒状のケーシングと、該ケーシング内に外気を導入する気体導入構造部とを備える。気体導入構造部は、ケーシングの後方側にほぼ同軸的に設けられる筒状形態をなすとともに内部が該ケーシングの内部と連通し、壁部に１ないし複数の気体導入孔が形成されたフィルタ保持部と、該フィルタ保持部の気体導入孔を塞ぐように配置され、液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタとを有し、フィルタ及び気体導入孔を経て外気をケーシング内に導入させる。また、酸素検知素子の軸方向において後方側がフィルタ保持部の内側に入り込み、同じく前方側がケーシングの内側に入り込むように配置され、酸素検知素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数のリード線挿通孔が軸方向に貫通して形成されたセラミックセパレータと、フィルタ保持部の後方側開口部に対しその内側に弾性的にはめ込まれ、各リード線を挿通するためのシール側リード線挿通孔を有するとともに、それらリード線外面とフィルタ保持部内面との間をシールする弾性シール部材とを備える。さらに、セラミックセパレータの後端面は、軸方向において気体導入孔よりも後方側に位置するとともに、弾性シール部材とセラミックセパレータとの間には、少なくともリード線の挿通位置において所定量の隙間が形成される。
【０１６９】
上記構成によれば、弾性シール部材とセラミックセパレータとの間に所定量の隙間が形成されるので、例えば両者の間においてリード線挿通孔のピッチ円径に差が生ずる場合でも、その径差が隙間で吸収されてリード線に強い屈曲が生じにくく、ひいてはセンサ組立時等においてリード線の損傷や断線等が起こりにくい。また、液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタを用いて気体導入構造部を構成することで、ケーシング内に水滴等が侵入することは阻止しつつ、基準ガスとしての外気はケーシング内に十分に導入することができる。そして、セラミックセパレータは、後端面が気体導入孔よりも後方側に位置するようにフィルタ保持部内に入り込んで配置されるので、気体導入構造部に外部から強い衝撃が加わった場合でも、内側のセラミックセパレータがその衝撃を受ける役割を果たすのでフィルタ保持部は大きな変形を免れ、ひいてはフィルタのシール性が損なわれるといった問題も生じにくくなる。さらに、セラミックセパレータの後端面位置を気体導入孔よりも後方側に設定することで、気体導入孔から仮に気体導入構造部内に水滴等が侵入しても、セラミックセパレータが該水滴の進路を妨げる形となるので、ケーシング内へは該水滴等が一層流れ込みにくくなる。なお、気体導入孔から流入した基準ガスは、気通用溝部及び気通用貫通孔を経て支障なくケーシング内へ導入できる。
【０１７０】
上記構成においてセラミックセパレータには、セパレータ側リード線挿通孔とは別に、前述の隙間側からケーシング内側へ気体を導くための気通用連通部を軸方向に貫通して形成することができる。これにより、フィルタを介して導入された基準ガスとしての外気が、セラミックセパレータの後端面側から気通用連通部を経てケーシング内にスムーズに導かれるので、より安定な酸素センの出力を得ることが可能となる。
【０１７１】
次に、酸素検知素子は先端が閉じた中空軸状に構成することができ、その中空部内には該酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体を配置することができる。この場合、セラミックセパレータには、酸素検知素子及び発熱体からのリード線を挿通するための３以上のセパレータ側リード線挿通孔が、各々その中心が仮想的な円周経路（セパレータ側ピッチ円）上に位置して配列するように形成することができ、また、弾性シール部材には、酸素検知素子及び発熱体からのリード線を挿通するための３以上の前記シール側リード線挿通孔を、各々その中心が仮想的な円周経路（シール側ピッチ円）上に位置して配列するように形成することができる。そして、セパレータ側ピッチ円とシール側ピッチ円とは、その一方が他方よりも直径が大きくなるように設定することができる。
【０１７２】
次に、弾性シール部材の前端面には、先端がセラミックセパレータの後端面と当接することにより、隙間の大きさを規定する隙間規定突出部を形成することができる。該構成によれば、弾性シール部材が隙間規定突出部においてセラミックセパレータと当接するので、セラミックセパレータをより安定的に固定することができる。また、形成されるべき隙間量も隙間規定突出部の高さに応じて自動的に定まるので面倒な隙間調整が不要であり、弾性シール部材組み付け後において隙間量が変化したりする心配もない。
【０１７３】
隙間規定突出部は、弾性シール部材の前端面のうち、シール側ピッチ円上に配列したシール側リード線挿通孔よりも内側に位置する領域に形成することができる。この構成では、隙間規定突出部が弾性シール部材の前端面のほぼ中央に形成されるので、セラミックセパレータとの間の安定な当接状態を実現でき、ひいては弾性シール部材の軸方向の位置ずれや傾斜等も生じにくい。この場合、セパレータ側ピッチ円の直径が、シール側ピッチ円の直径よりも大きくなっていれば、セラミックセパレータの後端面に対する隙間規定突出部の当接領域を、セパレータ側リード線挿通孔に取り囲まれた位置に容易に確保できる。
【０１７４】
一方、弾性シール部材の後方側端縁部に、その外周面から外向きに張り出すフランジ部を形成し、該弾性シール部材は、そのフランジ部においてフィルタ保持部の後方側端面と当接することにより、該フィルタ保持部内における自身の前端面の位置、すなわち上記隙間量が規定される構成としてもよい。該構成では隙間形成突出部が弾性シール部材に形成されないので、例えばセパレータ側ピッチ円の直径が小さく、セパレータ側リード線挿通孔に囲まれた領域に隙間形成突出部接触のための十分なスペースが確保できない場合に有効である。
【０１７５】
発明（Ｉ）
この発明の酸素センサは下記のように構成されることを特徴とする。すなわち、該酸素センサは、先端部が閉じた中空軸状をなし、それの内外面に電極層を有する酸素検知素子と、該酸素検知素子の中空部内に配置されて該酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体とを備え、該発熱体の発熱部の近傍において該発熱体の中心軸線が該酸素検知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していることを特徴とする。ここで、そのような偏心（オフセット）の結果として、発熱体の発熱部の表面が、酸素検知素子の中空部内壁面に接触していることが望ましい。
【０１７６】
発熱体の中心軸線を、上述のように酸素検知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させた場合、その偏心側において酸素検知素子は局所加熱され、当該酸素検知素子の中心軸線回りの加熱状態は不均一なものになると考えられる。そして、このように検知素子を不均一加熱する構成は、従来の常識と照合すれば、酸素検知素子の電気抵抗値が全体として十分低くなるまでに時間がかかり、結果としてセンサの立ち上がり時間を長くするのではないかという懸念が生ずるなど、不都合が極めて多いもののように思われる。ところが、本発明者らは、この一見望ましくないと思われる上記構成の採用により、意外にもセンサの活性化時間は従来と同等であるかあるいは却って短縮されることを見い出したのである。
【０１７７】
そして、発熱部が酸素検知素子と接触する上記横当て構造を例えば採用することで、発熱体の発熱部で発生する熱がその接触に基づき、その発熱部から酸素検知素子へ直接的に熱伝導するとともに、その接触点近傍の輻射熱も酸素検知素子に効果的に作用して、その酸素検知素子を短時間で昇温させることができ、センサ活性化時間が短縮される。また発熱体の発熱部が酸素検知素子の中空部内壁面に側方から接触した構造であれば、発熱部や酸素検知素子の熱膨張が生じても、発熱部の先端を酸素検知素子の先端内面に当てる構造に比べて、その熱膨張の影響を受けにくい。言い換えれば、そのような横当て構造をとることにより、発熱体や酸素検知素子が熱履歴を受けても、両者の接触状態を良好に保ち易くなるのである。
【０１７８】
また、発熱部を側方から酸素検知素子の中空部内壁面に当てるようにすれば、接触による直接的な熱伝導並びに輻射熱の効果により、先端同士で当てる構造よりも全体としての熱伝達効率は高くなる。そして、上記のように、酸素センサにおける酸素検知素子と発熱体の発熱部との接触状態を安定に保証できることにより、酸素検知素子の加熱状態のばらつきが減少し、このことが酸素センサとしての特性のばらつきを減少させる効果につながる。
【０１７９】
上記酸素センサは、酸素検知素子を収容する筒状のケーシングと、酸素検知素子の後端側にこれとほぼ同軸的に配置され、酸素検知素子及び発熱体からの各リード線がそれぞれ挿通される複数のリード線挿通孔がそれぞれ軸方向に貫通して形成されたセラミックセパレータとを備えるものとして構成できる。リード線挿通孔は、セラミックセパレータの中心軸線をとり囲むように配列する。また、セラミックセパレータには、一端が該セラミックセパレータの前端面に開口し、底面が該セラミックセパレータの軸方向中間部に位置するとともに、内径が前記発熱体の外径よりも大きく設定された発熱体端部収容孔が、各リード線挿通孔に対し内側から重なりを生ずるようにセラミックセパレータの中央部を切り欠いた形態で形成され、その発熱体収容孔内に発熱体の後端部が収容される。
【０１８０】
発熱体を上述のように偏心して配置した場合、その後端部はセラミックセパレータの軸線に対して偏心配置される。ここで、該発熱体の後端部を収容する発熱体端部収容孔は、内径が発熱体の外径よりも大きく設定されているため、発熱体の偏心配置に伴う後端部の径方向の移動が一定の範囲内で許容される。すなわち、発熱体を偏心配置した場合に、その後端部がセラミックセパレータの内壁面と干渉することが防止され、偏心量も比較的自由に設定できる利点がある。
【０１８１】
ここで、リード線挿通孔が、各々その中心が仮想的な円周経路（ピッチ円）上に位置して配列するように形成される場合、発熱体端部収容孔の内径ｄ1が、該ピッチ円の直径ｄ2よりも小さく設定するのがよい（すなわちｄ1＜ｄ2）。すなわち、セラミックセパレータの、隣接するリード線挿通孔の間に位置する部分は、リード線を互いに分離する隔壁部として機能するのであるが、発熱体端部収容孔の形成に伴い、該隔壁部は内側から切り欠かれることとなる。ここで、ｄ1≧ｄ2になると隔壁部の径方向の長さが短くなり過ぎ、リード線の分離効果が低下して短絡等の問題につながる場合がある。
【０１８２】
また、リード線挿通孔のピッチ円Ｃ1の直径ｄ2と発熱体端部の外径Ｄとの比ｄ2／Ｄは、１．７〜２．８の範囲で調整することが望ましい。ｄ2／Ｄが１．７未満になると、発熱体の偏心量を十分に確保できず、結果として発熱体の横当り状態が不十分となってセンサ立ち上がり時間の短縮効果が十分に期待できなくなる場合がある。また、ｄ2／Ｄが２．８を超えると、リード線の曲がり量が大きくなりすぎ、該リード線に損傷等が生じやすくなる。一方、発熱体端部収容孔は、その深さｈと内径ｄ1との比ｈ／ｄ1を１．２以下に設定するのがよい。例えば、発熱体３を傾斜させて偏心状態を形成する場合、ｈ／ｄ1が１．２を超えると、収容孔の径えｄ1に対して深さｈが相対的に大きくなり過ぎ、発熱体の傾斜量すなわち偏心量を十分に確保できず、同様にセンサ立ち上がり時間の短縮効果が十分に期待できなくなる場合がある。
【０１８３】
なお、酸素検知素子の外面と中空部の内壁面とには、酸素検知素子を構成する固体電解質へ酸素を注入するための酸素分子の解離反応、及び該固体電解質から酸素を放出させるための酸素の再結合反応に対する可逆的な触媒機能（酸素解離触媒機能）を有する多孔質電極（例えばＰｔ多孔質電極）を設けることができる。この場合、酸素検知素子の局所加熱を行っても、センサの立ち上がり時間が従来と同等レベルに維持されるか、あるいは却って短縮される要因としては、次のようなことが考えられる。
【０１８４】
すなわち、該方式の酸素センサでは、例えば酸素検知素子の内側に大気等の基準ガスを導入する一方、外側に排気ガス等の測定対象ガスを接触させ、酸素検知素子の内外の酸素濃度差に基づいて該酸素検知素子に生ずる濃淡電池起電力により、測定対象ガス中の酸素濃度が検出される。この場合、酸素イオン電導性固体電解質により形成された酸素検知素子に十分な濃淡電池起電力が生じるためには、酸素検知素子の電気抵抗値が十分小さくなることのほかに、酸素分子に対する解離ないし再結合反応に対する上記多孔質電極の触媒活性が十分に高められている必要がある。そして、センサの検出出力レベルは、酸素検知素子の電気抵抗値と上記多孔質電極の触媒活性との兼ね合いで決まることとなる。
【０１８５】
ここで、例えばＰｔ等で構成された多孔質電極の触媒活性は、例えばＺｒＯ2系等の固体電解質の酸素イオン移動度よりも温度に対して急激に増大する傾向があるものと推測されている。そして、酸素検知素子が本発明の構成により局所加熱されると、固体電解質の活性化による酸素検知素子の電気抵抗減少は、不均一加熱のため酸素検知素子と発熱体とを同心配置する従来の構成ほどには進まないが、その局所加熱された部分は従来の構成よりも高温まで加熱されるので、当該部分で多孔質電極の触媒活性が高められて被測定ガス中の酸素分子の解離が促進され、その効果により固体電解質の濃淡電池起電力ひいてはセンサの検出出力レベルが補われ、結果としてセンサの立ち上がり時間が従来と同等か、それよりも短縮される効果が達成されるものと推測される。
【０１８６】
次に、発熱体の発熱部が、その外周面の周方向の一部において発熱分布の疎なる発熱疎部分を有する場合に、その発熱疎部分以外の部分において当該発熱体の発熱部を酸素検知素子の中空部内壁面に接触させることができる。例えばセラミックグリーンシートに発熱抵抗パターンを印刷して、これを芯材に丸めて焼成することにより発熱部を形成する場合は、その継ぎ合わせ側で発熱パターンが疎になるため、例えばこれと反対側の発熱部表面を酸素検知素子の中空部内壁面に接触させることができる。つまり、発熱疎部分がその中空部内壁面に接触した場合でも一定の熱伝達の効果はあるが、それより発熱の充分生じる部分を接触させた方がより効果的であるという意味である。また、発熱体の発熱部が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、特にヒーター通電時間後の活性化時間を短縮する上で効果がある。
【０１８７】
また、発熱体の発熱部が発熱体の先端部に偏在していることも酸素検知素子を速やかに加熱する上で有効である。つまり、発熱部を発熱体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。有効な酸素検知素子の加熱にとっては、むしろ発熱部を発熱体の先端部に偏在させた方が、局部的に発熱し好ましいと言える。このような発熱部の局部的な発熱パターンと、前述の偏心による横当て構造との組合せにより、センサの活性化時間をより短縮することができる。
【０１８８】
さらに、発熱体が端子金具を介して酸素検知素子内に組み付けられるとともに、その端子金具によって発熱体の発熱部を酸素検知素子の中空部内壁面に、押し付けられている構造とすることができる。これによって前述のような横当て構造は一層安定に保証され、センサ特性のばらつき減少の効果はさらに高まる。
【０１８９】
その端子金具の好適な例としては、発熱体を把持する１箇所の発熱体把持部と、その発熱体を周方向に包囲するように形成されて酸素検知素子内側の電極層に接触する少なくとも１箇所の内部電極接続部と、上記内部電極接続部を間に挟んで発熱体把持部の反対側に、発熱体をその発熱体の軸方向と垂直な方向に押すガイド部とを備えたものとすることができる。そして、発熱体把持部とガイド部によって、発熱体の中心軸線が酸素検知素子の中空部の中心軸線に対して傾斜させられることにより発熱体の発熱部が中空部内壁面（以下、素子内壁面ともいう）に押し付けられ、発熱体が固定されることとなる。これによれば、ガイド部が発熱体を素子内壁面に押し付ける構造であるため、このような端子金具を介して上述の横当て構造を容易に実現することができる。
【０１９０】
また、発熱体に生じる応力に着目した場合、素子内壁面において発熱体に作用する応力と、ガイド部において発熱体に作用する応力と、上記発熱体把持部において発熱体に作用する応力とによって合成される発熱体に作用する曲げモーメントに対して、その発熱体が折れないように上記ガイド部の弾性力を小さくするのがよい。言い換えれば、主にこのガイド部の弾性力により発熱体が素子内壁に押し付けられるわけであるが、この弾性力を適度に調整することにより発熱体の欠損等を防ぎつつ、その積極的な接触形態である押し付け状態を安定に持続できる。
【０１９１】
このようにガイド部の弾性力を小さくする上での具体例としては、そのガイド部と内部電極接続部との間、その内部電極接続部と上記発熱体把持部との間の少なくともいずれかの間を、くびれた形態で連結する連結部を形成することができる。このようなくびれた形態の連結部が存在することにより、結果としてガイド部の弾性力は適度に小さくなり、上述のような発熱体の欠損等を回避する上で有効となる。また、発熱体が熱応力により変形しようとした際に、連結部が適度に弾性変形（あるいは塑性変形）してこれを緩和する効果も併せて期待することができる。
【０１９２】
次に、端子金具は、発熱体を周方向に包囲するように形成され、酸素検知素子の内側の電極層に接触する少なくとも１箇所の内部電極接続部と、発熱体の軸方向において、内部電極接続部の一方の側に隣接してこれと一体的に設けられ、発熱体を周方向に包囲するように形成されてこれを把持する第一発熱体把持部と、発熱体の軸方向において、内部電極接続部の他方の側に隣接してこれと一体的に、かつ中心軸線が第一発熱体把持部の中心軸線から偏心して設けられ、発熱体を周方向に包囲するように形成されてこれを把持する第二発熱体把持部とを備えたものとすることもできる。この場合、中心軸線が互いに偏心した第一発熱体把持部及び第二発熱体把持部によって、発熱体の中心軸線が酸素検知素子の中空部の中心軸線に対して傾斜させられることにより、該発熱体の発熱部が中空部の内壁面に押し付けられて当該発熱体が固定されることとなる。これによれば発熱体は、互いに偏心した２つの把持部により傾斜状態で保持されて素子内壁面に押し付けられるので、このような端子金具を介して上述の横当て構造を容易に実現することができる。また、２つの把持部によって発熱体はその傾斜状態をより安定的に保持することができ、発熱部の横当て効果をさらに確実に達成することができる。
【０１９３】
より具体的には、第一発熱体把持部と第二発熱体把持部とを、内部電極接続部の各々対応する端部に対し、前記発熱体の径方向において同じ側の周縁に接続し、その接続部から見て第一発熱体把持部の中心軸線が第二発熱体把持部の中心軸線よりも遠い側に位置するように構成することができる。該構成においては、発熱部が発熱体の先端部に形成されている場合、発熱体はその先端側が上記接続部側に傾いて位置し、当該接続部側において素子内壁面に押し当てられることとなる。例えば、内部電極接続部への接続側とは反対の端部において第一発熱体把持部に対し、酸素検知素子の出力（ないし接地）端子が上記接続部側に対応する位置において突出して形成されている場合、上述のように発熱体を配置することにより、センサの組立時において例えば発熱体の電力供給端子（一般には、発熱体の、発熱部が形成されているのとは反対側の端部に形成される）等と上記出力端子との干渉が生じにくくなり、ひいてはセンサの組立を容易に行うことができる。ただし、これら端子間における干渉等の問題が生じない場合には、第一発熱体把持部の中心軸線を第二発熱体把持部の中心軸線よりも上記接続部に対し近い側に位置させる構成（すなわち、発熱体の傾斜が上記とは逆となる構成）としてもよい。
【０１９４】
また、さらに具体的には、第一発熱体把持部と内部電極接続部とを中心軸線が互いにほぼ一致するように配置し、第二発熱体把持部を、その中心軸線が内部電極接続部の中心軸線に対し、前記接続部側に偏心するように配置する構成とすることができる。すなわち、第一発熱体把持部と内部電極接続部とを同軸的に配置することにより、例えば発熱体の電力供給端子と、酸素検知素子の出力端子ないし接地端子との間に比較的に均等に間隔を形成することができ、ひいては端子間の絶縁不良等のトラブルを減少させることができる。
【０１９５】
なお、本構成においても端子金具には、第一発熱体把持部と内部電極接続部との間及び／又は該内部電極接続部と第二発熱体把持部との間をくびれた形態で連結する連結部を形成することができる。すなわち、発熱体が２つの把持部で把持されていると、発熱体の熱膨張ないし収縮が拘束されやすくなって熱応力が生じやすい傾向にあるが、連結部が弾性変形ないし塑性変形することで熱応力が緩和され、ひいては発熱体の破損等も生じにくくなる。
【０１９６】
この場合、上記連結部のうち、第一発熱体把持部と内部電極接続部との間に形成されたもの（第一連結部）と、内部電極接続部と第二発熱体把持部との間に形成されたもの（第二連結部）とが、それぞれ内部電極接続部の径方向内側に曲げられて段付き部を形成する構成とすることもできる。こうすれば、それら第一連結部及び第二連結部の曲げ量を調整することにより、第一発熱体把持部及び第二発熱体把持部の中心軸線間の偏心量を容易に調整できる利点が新たに生ずる。
【０１９７】
また、端子金具の内部電極接続部及び発熱体把持部の少なくともいずれかに、それら内部電極接続部ないし発熱体把持部の内面から突出して発熱体の外周面に当接するとともに、その発熱体を、発熱部の近傍において該発熱体の中心軸線が該酸素検知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した状態で位置決めする位置決め用突出部を形成することもできる。このような位置決め用突出部は、例えば端子金具が板金加工品で構成されている場合は、プレス加工等により簡単に形成できる。また、発熱体の中心軸線の中空部の中心軸線からの偏心量を、位置決め用突出部の内部電極接続部及び／又は発熱体把持部内面からの突出高さに応じて容易に調整できる利点も有する。
【０１９８】
端子金具において位置決め用突出部は発熱体把持部に設けても、内部電極接続部に設けてもいずれでもよい（双方に設けることも可能である）。しかしながら、位置決め用突出部を内部電極接続部に設け、その内部電極接続部に連結する発熱体把持部のうち、いずれか一方を省略する構成とすれば、端子金具の発熱体軸線方向における長さを短くでき、ひいては酸素センサの上記軸線方向の長さを減じてこれをコンパクトに構成できるようになる。また、発熱体が１ケ所の把持部により把持される形としたから、例えば端子金具を装着した発熱体を酸素検知素子の中空部内に挿入してセンサを組み立てる際に、端子金具を介した過剰な横方向の力が発熱体に作用しにくくなり、ひいては組立時の発熱体の折損等を防止することができる。
【０１９９】
なお、上記構成の端子金具において省略すべき発熱体把持部は、発熱体の長手方向におけるいずれの側のものであってもよい。しかしながら、発熱体から遠い側のものを省略する構成、換言すれば端子金具において、発熱体把持部を内部電極接続部に対し発熱体の発熱部に近い側にのみ連結する構成とすれば、発熱体は、センサの出力端子部等を介して外力の影響を受けやすい上記遠い側の把持が解除され、横方向の力を受けてもこれを緩和し易くなって、前述の折損等を防止する効果をさらに高めることができる。なお、より具体的には、位置決め用突出部を内部電極接続部に対し、前記発熱体把持部が連結されているのとは反対側の端部近傍において、該発熱体把持部の内部電極接続部への連結部に対応する位置に形成するようにすれば、発熱体の軸線方向において、位置決め用突出部による支持点（当接点）と発熱体把持部による支持点との間の距離を増すことができ、ひいては端子金具により発熱体をさらに安定的に位置決め支持させることが可能となる。
【０２００】
また、酸素検知素子の前記中空部に対し、該中空部の中心軸線を含むある仮想的な第一平面と、同じく中空部の中心軸線を含むとともに第一平面と直交する仮想的な第二平面とを設定して、該中空部をそれら第一平面と第二平面とによって４つの領域に分割した場合に、発熱体を、その中心軸線の中空部内に位置する部分の全体が、該中空部の上記４つの領域のいずれかに収まるように配置することができる。該構成は、換言すれば、発熱体の中心軸線の中空部内に位置する部分の全体が、中空部の４つの領域のいずれかに収まるように、上記仮想的な第一及び第二平面がどこかに必ず設定できるということを意味している。
【０２０１】
上記構成によってもたらされる作用・効果について、図３０を用いて説明する。なお、以下においては説明の便宜のため、発熱部（４２）は発熱体（３）の酸素検知素子（２）への挿入側端部に形成されており、酸素検知素子（２）の中空部内壁面（２ａ）はほぼ円筒状面をなすものと考える（ただし、中空部内壁面（２ａ）には、酸素検知素子（２）を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、底部側が縮径するテーパが付与されている場合もある）。まず図３０（ｃ）は、上記仮想的な第一及び第二平面Ｐ1，Ｐ2を如何に設定しようとも、上記平面Ｐ1，Ｐ2で区切られる中空部の４領域のいずれか１つに発熱体（３）の中心軸線Ｏ1を収めるのが不能な場合を示している。すなわち、中心軸線Ｏ1は検知素子（２）の中心軸線Ｏ2に対してかなり傾いて設定されており、結果として該中心軸線Ｏ1は上記４領域の２以上のものに必然的にまたがって位置せざるを得なくなっている。一方、図３０（ａ）は、上記仮想的な第一及び第二平面Ｐ1，Ｐ2を適当に設定することで、４領域のいずれかに発熱体（３）の中心軸線Ｏ1を収めることが可能な場合を示している。この場合、発熱体（３）の中心軸線Ｏ1の検知素子（２）の中心軸線Ｏ2に対する傾斜は、図３０（ｃ）に示す場合と比べて必ず緩くなる。
【０２０２】
この両者を比較すれば、図３０（ｃ）に示す構成では、発熱部（４２）の末端側の角部において検知素子（２）の中空部内壁面（２ａ）との距離が短くなり、発熱がこの部分にやや集中する傾向がある。これに対し、同図（ａ）に示す構成は、発熱体（３）の中心軸線Ｏ1の検知素子（２）の中心軸線Ｏ2に対する傾斜が（ｃ）の構成よりも緩やかであることから、発熱部（４２）の側面が検知素子（２）の中空部内壁面（２ａ）に対しほぼ沿う形となり、発熱部（４２）により検知素子（２）の壁部をより均一に加熱することができる。その結果、酸素センサの活性化時間を短縮する上でさらに大きな効果を期待できる。ただし、図３０（ｃ）に示す構成でも、発熱体（３）の中心軸線Ｏ1が検知素子（２）の中心軸線Ｏ2から偏心して位置することに変わりはなく、酸素センサの活性化時間を短縮する上で一定以上の効果が期待できることはいうまでもない。
【０２０３】
この場合、図３０（ｂ）に示すように、発熱体（３）は、該発熱体（３）の中心軸線が酸素検知素子の中空部の中心軸線とほぼ平行となるように中空部内に配置されていれば、発熱部（４２）の側面を検知素子（２）の中空部内壁面（２ａ）に対し沿わせる効果、ひいては検知素子（２）の壁部を均一加熱する効果がさらに顕著に達成される。
【０２０４】
具体的には、発熱体が、該発熱体の中心軸線が酸素検知素子の中空部の中心軸線とほぼ平行となり、かつその中心軸線が、中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心する構成とすることができる。この場合、発熱体を周方向に包囲するように形成されて記酸素検知素子の内側の電極層に接触する内部電極接続部と、その内部電極接続部に対し発熱体の軸方向においてその両側に連結され、ぞれぞれ発熱体を把持する１対の発熱体把持部とを有する端子金具を設けることができる。これによれば、２つの把持部によって発熱体をより安定的に保持することができる効果も新たに加わる。
【０２０５】
一方、発熱体を周方向に包囲するように形成され、前記酸素検知素子の内側の電極層に接触する内部電極接続部と、その内部電極接続部に対し発熱体の軸方向において該発熱体の先端に近い側の端部にのみ連結され、発熱体を把持する発熱体把持部とを有する端子金具を設けることもできる。この構成によれば、発熱体は１ケ所の把持部により、軸線と交差する向きにおいて若干の動きの自由度を生じた状態で把持されることとなる。従って、発熱体を端子金具とともに酸素検知素子の中空部内に挿入すると、該発熱体は先端部が酸素検知素子の内壁面との接触するに伴い、これに追従して該内壁面に沿う形で位置決めされ、酸素センサの活性化時間を短縮する上でさらに大きな効果を期待することができる。また、センサを組み立てる際に、端子金具を介した過剰な横方向の力が発熱体に作用しにくくなり、ひいては組立時の発熱体の折損等を防止することができる。さらに、端子金具の発熱体軸線方向における長さを短くでき、ひいては酸素センサの上記軸線方向の長さを減じてこれをコンパクトに構成できるようになる。
【０２０６】
なお、この発明において、前述のような発熱体の上記酸素検知素子に対する偏心配置にかかわらず、発熱体の発熱部の表面が酸素検知素子の中空部内壁面に接触はせず、ごく近接して位置する構成でもよい。このような構成でも、偏心していない場合に比べて、発熱部から酸素検知素子への熱輻射等の効果は高まるため、酸素センサの活性化時間を短縮する上で一定の効果がある。
【０２０７】
この発明の酸素センサにおいては、酸素検知素子の軸断面内側寸法ＤAと発熱体の軸断面外側寸法ＤBとの差ΔＤ＝ＤA−ＤBが０．３５mm以下となっていることが望ましい。ここで、酸素検知素子の軸断面内側寸法及び発熱体の軸断面外側寸法は、酸素検知素子内周面ないし発熱体外周面が円筒状面である場合には、その内径ないし外径を意味するものとする。また、上記内周面及び外周面が円形から外れた軸断面形状を有している場合には、これを同面積の円形断面に換算した場合の内径ないし外径を意味するものとする。さらに、上記軸断面寸法が、その軸方向において一定でない場合（例えばテーパ面状に形成されている場合）は、該軸断面寸法の軸方向における平均値で代表させるものとする。
【０２０８】
ΔＤ＝ＤA−ＤBが０．３５mmを超えると、酸素検知素子の活性化時間、ひいてはセンサ立ち上がり時間が長くなったり、あるいは該立ち上がり時間にセンサ個体間でのばらつきが生じやすくなる場合がある。例えば、発熱部を側方から酸素検知素子の中空部内壁面に当てる場合、ΔＤが大きくなるとその横当て力に個体間ばらつきが生じやすくなることが、その原因として考えられる。なお、ΔＤの値は、より望ましくは０．３０mm以下に設定するのがよい。一方、ΔＤが０．１mm未満になると、発熱体を酸素検知素子の中空部内への挿入が行いにくくなり、発熱体の酸素検知素子に対する組み付け能率を低下させる場合がある。それ故ΔＤは０．１mm以上に設定するのがよく、より望ましくは０．１５mm以上に設定するのがよい。
【０２０９】
また、検知素子の軸断面内側寸法ＤAと発熱体の軸断面外側寸法ＤBとの差ΔＤ＝ＤA−ＤBの、ＤBに対する比ΔＤ／ＤBは、０．１３以下となっていることが望ましい。ΔＤ／ＤBが０．１３を超えると、センサの立ち上がり時間が長くなったり、あるいはそのセンサ個体間でのばらつきが生じやすくなる場合がある。ΔＤ／ＤBは、より望ましくは０．１０以下に設定するのがよい。
【０２１０】
このような構成は、発熱体を１ケ所の把持部のみにより把持する構成に適用した場合に特に有効である。すなわち、ΔＤないしΔＤ／ＤBを上記範囲で調整することにより、酸素検知素子の内壁面との接触に伴い、発熱体の先端部は酸素検知素子の中空部内壁面にさらに沿いやすくなり、酸素センサの活性化時間を短縮する効果が一層高められるのである。
【０２１１】
発明（Ｊ）
この発明の第一に係る酸素センサは下記のように構成されることを特徴とする。すなわち、該酸素センサは、先端部が閉じた中空軸状をなし、それの内外面に電極層を有する酸素検知素子と、該酸素検知素子の中空部内に配置されて該酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体と、端子金具とを備える。該端子金具は、発熱体を周方向に包囲するように形成され、酸素検知素子の内側の電極層に接触する内部電極接続部と、その内部電極接続部に対し発熱体の軸方向において少なくとも一方の側に連結されて前記発熱体を把持する発熱体把持部とを有する。そして、その端子金具の発熱体把持部は、発熱体が自身の内側に挿通される筒状の形態をなし、該発熱体の挿通に伴い半径方向外向きに弾性変形して、その弾性復帰力により該発熱体を把持するものとされる一方、その軸方向における少なくとも一方の端縁部に、発熱体の挿入をガイドするための発熱体挿入ガイド部が形成される。
【０２１２】
上記酸素センサの構造によれば、発熱体把持部に発熱体挿入ガイド部を設けたから、発熱体を発熱体把持部へ挿通することで端子金具の組付けを行う際に、発熱体の端縁が発熱体把持部の縁部に引っ掛かりにくくなる。これにより、端子金具への発熱体の組付けを容易に行うことができ、ひいては酸素センサの製造能率を高めることができる。
【０２１３】
上記酸素センサにおいては、発熱体把持部に対し、発熱体をその先端側から挿入して組付けを行うことが多い。この場合、発熱体挿入ガイド部は、発熱体把持部に対し、酸素検知素子の先端から遠い側の端縁部に形成しておくことが望ましい。
【０２１４】
次に、発熱体挿入ガイド部は、筒状の発熱体把持部の端縁からその軸方向に切れ込むとともに、その深さ方向において徐々にその幅を縮小する切欠き部として構成することができる。これにより、発熱体の発熱体把持部への挿入をよりスムーズに行うことができる。
【０２１５】
また、この発明の第二に係る酸素センサは下記のように構成されることを特徴とする。すなわち、該酸素センサは、先端部が閉じた中空軸状をなし、それの内外面に電極層を有する酸素検知素子と、該酸素検知素子の中空部内に配置されて該酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体と、端子金具とを備える。該端子金具は、発熱体を周方向に包囲するように形成され、酸素検知素子の内側の電極層に接触する内部電極接続部と、その内部電極接続部に対し発熱体の軸方向において少なくとも一方の側に連結されて発熱体を把持する発熱体把持部とを有する。そして、その端子金具の発熱体把持部は、発熱体が自身の内側に挿通される筒状の形態をなし、該発熱体の挿通に伴い半径方向外向きに弾性変形して、その弾性復帰力により該発熱体を把持するものとされる一方、その軸方向における少なくとも一方の端縁部に、該軸方向に切れ込むとともに、深さ方向において徐々にその幅を縮小する切欠き部が形成される。
【０２１６】
上記酸素センサの構造によれば、発熱体把持部に形成された切欠き部が発熱体の挿入をガイドするための発熱体挿入ガイド部として機能しうる。これにより、発熱体を発熱体把持部へ挿通することで端子金具の組付けを行う際に、発熱体の端縁が発熱体把持部の端縁部に引っ掛かりにくくなる。これにより、端子金具への発熱体の組付けを容易に行うことができ、ひいては酸素センサの製造能率を高めることができる。
【０２１７】
上記酸素センサの第一及び第二の構成においては、筒状の発熱体把持部に、軸方向における一方の端縁から他方の端縁に至るスリットを形成でき、上記切欠き部は、発熱体把持部の該スリットの両側部分を切り欠くことにより形成することができる。上記スリットの形成により、発熱体の挿通に伴い半径方向外向きに発熱体把持部を容易に弾性弾性変形させることができる。また、切欠き部は、発熱体把持部の該スリットの両側部分を、該スリットの中間位置から一方の縁に向けてこれを斜めに切り欠くことによりテーパ状に形成することができる。
【０２１８】
また、上記構成の発熱体把持部を有する端子金具は、次の構成とすることにより容易に製造できる。すなわち、該端子金具は、内部電極接続部となるべき第一の板状部と、発熱体把持部となるべき第二の板状部とが長さ方向において互いに隣接するとともに、各々その幅方向中間部において連結部により互いに連結された金属板部材により形成されるものとする。第一の板状部は、その幅方向両側部分を筒状に曲げ加工することにより内部電極接続部とする。同じく第二の板状部は、その幅方向両側部分を筒状に曲げ加工することにより発熱体把持部とする。ここで、上記幅方向両縁部分は、曲げ加工により互いに対向して上記スリットを形成することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての酸素センサの縦断面図。
【図２】図１の、発熱部と酸素検知素子との接触部付近を拡大して示す断面図。
【図３】図１の要部を拡大して示す断面図。
【図４】フィルタアセンブリの正面部分断面図。
【図５】フィルタアセンブリの組立て工程説明図。
【図６】そのかしめ方法の説明図。
【図７】フィルタアセンブリと防護カバーとの間のかしめ部の平面断面図及びその部分拡大図。
【図８】同じくその部分拡大縦断面図。
【図９】防護カバーの前端側を延ばした構成の縦断面図。
【図１０】金属弾性部材の一例を示す図。
【図１１】アセンブリ連結かしめ部の拡大図及びそのＢ−Ｂ及びＣ−Ｃ断面図。
【図１２】アセンブリ連結かしめ部における主かしめ部と補助かしめ部の作用説明図。
【図１３】回転阻止部の変形例を示す平面断面図。
【図１４】図１の酸素センサの組立工程説明図。
【図１５】かしめ装置の概念図。
【図１６】その要部を示す平面模式図。
【図１７】同じく側面断面模式図。
【図１８】セラミックセパレータの説明図。
【図１９】セラミックセパレータをいくつかの変形例とともに示す斜視図。
【図２０】図１９（ｃ）のセラミックセパレータを用いた酸素センサの要部を示す縦断面図。
【図２１】セラミックセパレータにおける発熱体端部収容孔とセパレータ側リード線挿通孔の位置関係を示す説明図。
【図２２】弾性シール部材の説明図。
【図２３】弾性シール部材をいくつかの変形例とともに示す斜視図。
【図２４】図２３（ｂ）の弾性シール部材を用いた酸素センサの要部を示す縦断面図。
【図２５】図２３（ｃ）の弾性シール部材を用いた酸素センサの要部を示す縦断面図。
【図２６】図１の端子金具を単体状態で示す図。
【図２７】図１の発熱体に端子金具を組み付けたアッセンブリを示す図。
【図２８】図２の要部を概念化して示す部分断面図及び比較例の同様な部分断面図。
【図２９】図１の発熱部の一例を示す図。
【図３０】図１の酸素センサの作用の一部を参照例と比較して説明する概念図。
【図３１】図１の酸素センサの第一の変形例を示す縦断面図。
【図３２】同じく第二の変形例を示す縦断面図。
【図３３】図３２の発熱部近傍を概念化して示す部分断面図。
【図３４】図１の酸素センサの第三の変形例を示す縦断面図。
【図３５】図３４の端子金具を単体状態で示す図。
【図３６】図３５の端子金具を製造するための板状金属部材の一例を示す図。
【図３７】図１の酸素センサの第四の変形例を示す縦断面図。
【図３８】図３７の端子金具を単体状態で示す図。
【図３９】図３７の端子金具の作用を誇張して示す図。
【図４０】図１の酸素センサの第五の変形例を示す縦断面図。
【図４１】図１の酸素センサの第六の変形例を示す縦断面図。
【図４２】緩衝支持部をばね部として形成した例を示す縦断面図。
【図４３】図４２のばね部の製造工程説明図。
【図４４】緩衝支持部を低硬度部として形成した例を示す縦断面図。
【図４５】保持フィルタ保持部をフィルタ保持部の段部にまたがるように形成した例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１ 酸素センサ
２ 酸素検知素子
２ａ 中空部内壁面
３ 発熱体
９ 主体金具
１０ ケーシング
１４ 主筒
１４ａ 薄内部
１６ フィルタアセンブリ（カバー部材、気体導入構造部）
１８ セラミックセパレータ
２０，２１，２８，２９ リード線
２７，２７ａ，２７ｂ 発熱体把持部
３０ 連結部
４２ 発熱部
４３ 外層セラミック部
５０ 位置決め用突出部
５１ フィルタ保持部
５２ 気体導入孔
５３ フィルタ
５４ 補助フィルタ保持部
５５ 補助気体導入孔
５６，５７ フィルタかしめ部
５８ 隙間
５９ 凸状部
６０ 段付き部
６１ 第一部分
６２ 第二部分
６３ 凹状部
６４ 防護カバー
６５ 気体滞溜空間
６６，６７ かしめ部（カバー接合部）
６８ 外部連通部
６９ 溝部
７０ 隙間
７１ 前方側開口部
７２ セパレータ側リード線挿通孔（リード線挿通孔）
７３ セパレータ側支持部（フランジ部）
７４ 金属弾性部材
７５ アセンブリ連結かしめ部
７６ 主かしめ部
７７ 補助かしめ部（回転阻止部）
８４ 連結部
９０ 緩衝支持部
９１ シール側リード線挿通孔
９２ 隙間
９３ 気通用連通部
９４ 気通用溝部
９５ 気通用貫通孔
９６ 隙間規定突出部
９７ 気通用連通部
９８ 隙間
９９ フランジ部
１００ 発熱体挿入ガイド部
１０１ スリット
１０２ 発熱体端部収容孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an oxygen sensor for detecting, for example, an oxygen concentration in exhaust gas of an internal combustion engine or an oxygen sensor for detecting oxygen in a predetermined gas.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various oxygen sensors have been developed for use in air-fuel ratio control and the like in internal combustion engines such as automobile engines. In recent years, in particular, in order to cope with environmental protection problems such as air pollution caused by exhaust gas, the demand for oxygen sensors for detecting oxygen concentration in exhaust gas is particularly high-performance and long-life. Yes.
[0003]
For example, a typical example of such an oxygen sensor is ZrO. 2 The oxygen sensing element formed in the shape of a hollow shaft whose tip is closed by an oxygen ion conductive solid electrolyte such as is accommodated in a cylindrical casing, and the tip outer surface of the oxygen sensing element is brought into contact with the atmosphere to be detected. A structure in which the atmosphere as a reference gas is introduced into the inner space and the oxygen concentration in the atmosphere to be detected is measured by the oxygen concentration cell electromotive force generated in the sensing element is widely used.
[0004]
By the way, when an oxygen sensor as described above is mounted on an automobile, it is often attached to, for example, an exhaust pipe or the like near a foot portion of the vehicle in addition to the engine room. Under such circumstances, the oxygen sensor is exposed to a rather severe environment such as when it is sprayed with water droplets when it is running in the rain or when the car is washed, etc. It becomes. In this case, in order to protect the oxygen sensing element from adhesion of water droplets and dirt, a casing having a high strength and a high sealing property must be used as much as possible. However, since it is necessary to introduce the atmosphere into the casing as the reference gas for the sensing element, a communication part with the outside must be provided. In other words, in order to operate the oxygen sensor stably for a long time in a harsh environment, the contradictory problem of ensuring air permeability while at the same time increasing liquid tightness to water and the like is simultaneously achieved. It needs to be solved.
[0005]
Therefore, in order to meet such a requirement, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-201338, an air passage hole is provided in the casing, and further, this is covered with a water-repellent filter, thereby preventing the intrusion of water droplets or the like while An oxygen sensor having a structure capable of ensuring distribution is disclosed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the oxygen sensor disclosed in the above publication, an air passage hole is formed in the end portion of the cylindrical casing, the periphery is covered with a cylindrical water-repellent filter, and the outer side is further provided with an air passage hole. The filter is fixed by covering it with a cylindrical outer cover having a cover and forming a caulked portion between the outer cover and the casing. That is, the ventilation structure including the filter is formed in an integral form with the casing, but this structure has the following drawbacks.
(1) Assemble all necessary parts in the casing, such as oxygen sensing element and lead wire separator, and assemble the filter to the casing with the sensing element lead wire pulled out from the end opening of the casing. Therefore, assembly work is extremely troublesome and inefficient.
[0007]
(2) In the case of a structure in which the filter is held between the casing and the outer cover, generally, a cylindrical filter is extrapolated on the outer peripheral surface of the casing, and in this state, the outer cover is further moved relative to the casing in the axial direction. It is manufactured by fitting it in, and finally caulking the cover. In this case, when the outer cover is fitted, the filter may move with the outer cover and cause a displacement. However, in the oxygen sensor disclosed in the above publication, the outer cover extends beyond the rear end edge of the filter to the vicinity of the end of the casing and is caulked in the circumferential direction there. It cannot be determined at all from the outside whether or not a positional shift has occurred. In this case, if the filter is removed from the claw portion, a path is formed from the air vent hole of the outer cover to the air vent hole on the casing side, bypassing the edge of the filter, resulting in incomplete sealing. There is a possibility that water or the like leaks through the casing.
[0008]
(3) Since the filter cannot be assembled unless the assembly of the parts in the casing is completed, the entire process must be performed in series, resulting in poor productivity. In addition, since the filter assembly is performed near the end of the entire sensor assembly process, if a defect associated with the filter assembly, such as a caulking defect as described above, is discovered later, the entire sensor complete product is defective. As a result, it is very wasteful.
[0009]
An object of the present invention is to provide an oxygen sensor that has a breathable structure including a filter, has high manufacturing efficiency, and can minimize the waste of components and the like that occur when a defect occurs.
[0010]
[Means for solving the problems and actions / effects]
An oxygen sensor according to the present invention for solving the above-described problems is configured as follows. That is, the oxygen sensor is provided substantially coaxially as an axial oxygen sensing element, a cylindrical casing that houses the oxygen sensing element, and a cylindrical body independent of the casing. The filter assembly is connected to the casing from the rear side while allowing the lead wire to extend outwardly from the rear side thereof, and includes a coupling portion that couples the filter assembly and the casing to each other. The filter assembly has a cylindrical shape that is substantially coaxially connected to the casing from the rear side, the inside communicates with the inside of the casing, and one or more gas introduction holes are formed in the wall portion. Filter holding part and gas introduction hole of the filter holding part The The filter is arranged so as to be closed from the outer surface side, and is configured to include a filter that blocks liquid permeation and allows gas permeation, and an auxiliary filter holding unit that fixes the filter to the filter holding unit. Outside air is introduced into the casing through the holes. Also, The filter is formed in a cylindrical shape along the outer periphery of the casing, the filter caulking portion is formed along the circumferential direction on the rear end side of the auxiliary filter holding portion, and the rear end portion of the filter is connected to the filter holding portion at the filter caulking portion. An annular gap opening formed between the auxiliary filter holding part and the auxiliary filter holding part is formed between the auxiliary filter holding part and the filter holding part. And a filter confirmation unit for visually observing the filter located between the two. In this specification, the side toward the tip in the axial direction of the oxygen sensing element is referred to as “front side”, and the side toward the opposite direction is referred to as “rear side”. Further, in the oxygen sensor, the casing and the filter assembly are formed separately from each other, the filter assembly is disposed on the rear side of the casing, and then a coupling portion is formed, thereby connecting the casing and the filter assembly to each other. Can be linked.
[0011]
The gist of the feature of the oxygen sensor of the present invention lies in that the ventilation structure including the filter is configured as a filter assembly independently of the casing, and is connected and integrated with the casing. Thereby, the following effects are achieved.
(1) The assembly of the filter assembly can be performed independently of the assembly of the oxygen sensing element or the like in the casing. For example, the lead wire of the sensing element does not get in the way, and the assembly work is extremely efficient. Can be done.
(2) Since the assembly of parts into the casing and the assembly of the filter assembly can be performed in parallel, the productivity is dramatically improved. Even if a filter assembly failure or the like occurs, if a failure can be found at the filter assembly stage, the sensor will not be affected by the failure, and parts will not be wasted.
[0012]
In the present invention, as the filter, for example, a water-permeable and air-permeable filter made of a porous resin formed of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene can be used. Specifically, for example, a porous fibrous structure (for example, obtained by stretching an unfired molded body of polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) in a uniaxial direction at a heating temperature lower than the melting point of PTFE ( For example, JP-B-42-13560, JP-B-51-18991, JP-B-56-45773, JP-B-56-17216, JP-A-58-145735, JP-A-59-152825, JP-A-3-221541, and JP-A-7- 126428, Japanese Patent Laid-Open No. 7-196831, etc., which use a trade name: for example, Gore-Tex (Japan Gore-Tex Co., Ltd.) can be used.
[0013]
The filter assembly is provided coaxially and integrally with the rear side of the casing so as to communicate with each other, and has one or more gas introduction holes formed in the wall, and the filter holding The filter is disposed outside the portion so as to block the gas introduction hole, is formed in a cylindrical shape disposed outside the filter, and has a filter that blocks the permeation of liquid and allows the permeation of gas. An auxiliary gas introduction hole is formed, and an auxiliary filter holding unit that holds the filter between the filter holding unit and the filter can be configured. In this case, outside air is introduced from the auxiliary gas introduction hole through the filter into the casing through the gas introduction hole. That is, the filter can be reliably held by the inner and outer filter holding portions, and the filter can be easily assembled to the filter holding portion. For example, when the filter is formed in a cylindrical shape, the filter holding unit is inserted into the filter holding unit, and the holding filter holding unit is further fitted from the outside, and the filter holding unit is not interfered with the gas introduction hole and the auxiliary gas introduction hole. What is necessary is just to form the holding | maintenance part coupling | bond part which couple | bonds an auxiliary filter holding | maintenance part.
[0014]
A plurality of gas introduction holes and auxiliary gas introduction holes can be formed at predetermined intervals along the circumferential direction with respect to the filter holding portion and the auxiliary filter holding portion, respectively, in a positional relationship corresponding to each other in the axial intermediate portion. Thereby, outside air can be introduced into the casing from the filter assembly side without any deviation. Further, for example, a cylindrical filter is disposed outside the filter holding portion so as to surround the filter holding portion, and the auxiliary filter holding portion is connected to the auxiliary filter holding portion as a holding portion coupling portion. By caulking toward the center, an annular filter caulking portion can be formed along the circumferential direction. By making the holding portion coupling portion an annular filter caulking portion, the assembly of the filter assembly is further facilitated. The annular caulking portions can be formed on both sides of the row of gas introduction holes and auxiliary gas introduction holes in the axial direction. In this case, in each caulking part, the edge of the filter is sandwiched between the auxiliary filter holding part and the filter holding part, thereby bypassing the edge of the filter from the auxiliary gas introducing hole and the gas introducing hole of the filter holding part. It is difficult to form a path leading to the water, and the possibility that water or the like leaks into the inside of the filter holding part and thus the inside of the casing is reduced.
[0015]
Further, when the filter is formed in a cylindrical shape as described above and arranged along the outer periphery of the filter holding portion, a filter caulking portion may be formed along the circumferential direction on the rear end edge side of the auxiliary filter holding portion. it can. And the filter confirmation part for visually observing the filter located between filter holding parts can be formed in the rear end side of this auxiliary filter holding part. This has the following advantages. That is, when the tubular filter is extrapolated to the filter holding portion, and the auxiliary filter holding portion is further fitted in the filter holding portion while moving relative to the filter holding portion in the axial direction, the filter moves with the auxiliary filter holding portion. Position misalignment. In this case, if the filter caulking portion is formed in this state, the filter is detached from the caulking portion and the seal becomes incomplete, but the filter can be visually observed as described above in the filter confirmation portion. Therefore, it is possible to easily find a caulking defect of such a filter.
[0016]
Further, when the filter caulking portion is formed on the front end edge side of the auxiliary filter holding portion, a filter confirmation exposure portion that partially exposes the filter at the filter caulking portion can also be formed. In this way, it is possible to easily determine whether or not the filter is normally caulked at the caulking portion on the front end edge side of the auxiliary filter holding portion.
[0017]
The filter assembly can then be coupled to the casing by various methods. For example, the filter holding portions can be arranged so as to overlap the casing from the outside at the tip end side, and by caulking the filter holding portion toward the casing at the overlapping portion, their circumferential direction An annular assembly coupling caulking portion as a coupling portion is formed on the inner circumferential surface of the filter holding portion, and the inner circumferential surface of the filter holding portion is pressed against the outer circumferential surface of the casing in an airtight state. That is, the filter assembly can be easily assembled to the casing by the assembly connecting caulking portion. An annular welded part (for example, a resistance welded part or a laser welded part) may be formed instead of or together with the caulked part.
[0018]
Next, the filter holding portion is formed by a stepped portion formed in an intermediate portion in the axial direction of the filter holding portion, with respect to the stepped portion as a first portion on the axial front side and a second portion on the rear side in the axial direction. A part can be comprised so that a diameter may be smaller than a 1st part. In this case, the gas introduction hole can be formed in the wall portion of the second portion, while the rear end portion of the casing is applied directly to the stepped portion or indirectly through another member to the first portion. It can be set as the structure inserted to the position which touches. Moreover, the overlapping part with respect to a casing is formed in a 1st part, and the above-mentioned assembly connection crimping part (or welding part) can be formed here.
[0019]
According to the said structure, the axial positioning with respect to the casing of a filter holding | maintenance part can be easily performed using a stepped part. Further, if a gas introduction hole is formed in the second portion on the small diameter side, and the filter and the auxiliary filter holding portion are fitted into the second portion from the outside, the filter holding portion is raised so that the second portion is on the upper side, for example. In this state, when the filter and the filter holding part are sequentially extrapolated from the upper side, the filter and the filter holding part can be stopped by being applied to the stepped part, so that the assembly of the filter assembly is further facilitated. In this case, the inner diameter of the auxiliary filter holding part needs to be set smaller than the outer diameter of the first part.
[0020]
Further, the oxygen sensor can be provided with a ceramic separator in which a plurality of lead wire insertion holes through which lead wires from the oxygen sensing elements are inserted are formed in the axial direction. In this case, the ceramic separator can be arranged so that the rear side enters the inside of the filter holding part and the front side also enters the inside of the casing in the axial direction of the oxygen sensing element. By allowing a part of the ceramic separator to enter the inside of the filter holding portion, an empty space formed in the filter holding portion on the rear side of the ceramic separator is reduced, and as a result, the length of the oxygen sensor in the axial direction is reduced accordingly. The whole can be configured compactly.
[0021]
In this case, in the ceramic separator, the separator-side support portion can be formed in a flange shape, for example, so as to protrude from the outer peripheral surface at the axially intermediate position. The ceramic separator is directly or other member with respect to the rear end surface of the casing in the separator side support portion in a state in which a portion located on the front side of the separator side support portion is inserted inside the rear end portion of the casing. On the other hand, the part located on the rear side of the separator-side support portion can be arranged in a state of protruding outward from the casing. In addition, when the above-mentioned stepped portion is formed in the middle in the axial direction, the filter holding portion covers and covers the protruding portion of the ceramic separator to the inside of the second portion, and the separator-side support portion in the stepped portion. On the other hand, it can arrange | position so that it may contact | abut directly or indirectly through another member from the opposite side to a casing. That is, by sandwiching the separator-side support portion between the end face of the casing and the stepped portion of the filter holding portion, the ceramic separator can be supported more stably in the casing, and as a result, rattling, etc. Troubles such as cracking or chipping of the separator are less likely to occur.
[0022]
For example, the ceramic separator can be formed with an air communication portion that guides the outside air flowing in from the gas introduction hole to the inside of the casing so as to penetrate from the rear end surface to the front end surface in the axial direction. As a result, the outside air as the reference gas can be reliably and promptly guided to the inside of the oxygen detection element. However, when water droplets or the like enter from the gas introduction hole due to some reason, the water droplets are connected via the air communication portion. May leak into the oxygen sensing element. In this case, if the rear end surface of the ceramic separator is positioned behind the gas introduction hole, even if a water droplet enters, the ceramic separator leaks into the casing from the air communication portion. Since it has to detour to the rear end face side, the possibility that water droplets leak into the oxygen sensing element side can be further reduced.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples shown in the drawings.
An oxygen sensor 1 shown in FIG. 1 includes an oxygen sensing element 2 that is a hollow shaft-shaped solid electrolyte member with a closed tip, and a heating element 3 that is a shaft-shaped ceramic heater, and various types constituting the outer shell thereof. It is configured as an assembly of members. The oxygen sensing element 2 is composed of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity. As such a solid electrolyte, Y 2 O Three ZrO in which CaO is dissolved 2 Is representative, but other alkaline earth metal or rare earth metal oxides and ZrO 2 A solid solution may be used. The base ZrO 2 HfO 2 May be contained.
[0024]
A metal casing 10 is provided outside the intermediate portion of the oxygen sensing element 2 via insulators 6 and 7 made of insulating ceramic and ceramic powder 8 made of talc. It penetrates in a state of being electrically insulated from the casing 10. The casing 10 includes a metal shell 9 having a threaded portion 9a for attaching the oxygen sensor 1 to an attachment portion such as an exhaust pipe, and a main cylinder 14 coupled so that the inside communicates with one opening of the metal shell 9. With. As shown in FIG. 2, a pair of electrode layers 2b and 2c are provided on the inner and outer surfaces of the oxygen sensing element 2 so as to cover almost the entire surface. These electrode layers 2b and 2c are both reversible with respect to the dissociation reaction of oxygen molecules for injecting oxygen into the solid electrolyte constituting the oxygen sensing element 2 and the recombination reaction of oxygen for releasing oxygen from the solid electrolyte. A porous electrode having a typical catalytic function (oxygen dissociation catalytic function), for example, a Pt porous electrode.
[0025]
Next, a protector 11 is provided at one opening of the metal shell 9 so as to cover the front end side of the oxygen sensing element 2 with a predetermined space therebetween, and the protector 11 has a plurality of gas permeations that allow exhaust gas to pass therethrough. An opening 12 is formed, whereby oxygen in the exhaust gas can come into contact with the front end side surface of the oxygen sensing element 2. In the other opening of the metal shell 9, the aforementioned main cylinder 14 is caulked with a ring 15 between it and the insulator 6, and the filter assembly 16 is further formed into a hollow cylinder shape as a whole. The (gas introduction structure) is fitted and fixed from the outside. An opening on the upper end side of the filter assembly 16 in the drawing is sealed with an elastic seal member 17 made of rubber or the like, and a ceramic separator 18 is further provided on the inside thereof. Then, lead wires 20 and 21 for the oxygen sensing element 2 and lead wires 28 and 29 for the heating element 3 (FIG. 21: lead wire 20 in FIG. 1) so as to penetrate the ceramic separator 18 and the elastic seal member 17. 21 is not visible as a shadow of 21).
[0026]
One lead wire 20 for the oxygen sensing element 2 includes a connector portion 24 of a terminal fitting 23 and a lead wire portion 25 (covered by an insulating tube 25a, which may be omitted), and a terminal. Via the internal electrode connection part 26 of the metal fitting 23, it is electrically connected to the electrode layer 2c (FIG. 2) inside the oxygen sensing element 2 described above. On the other hand, the other lead wire 21 is electrically connected to an outer electrode layer (not shown) of the oxygen sensing element 2 through a connector portion 34 of another terminal fitting 33, a lead wire portion 35 and an external electrode connection portion 35b following the connector portion 34. It is connected. A pair of plus and minus heater terminal portions 40 for energizing the heating element 3 is fixed to the base end portion (upper end portion in FIG. 1) of the heating element 3, and passes through the heater terminal portions 40. The heating resistor circuit, which will be described later, embedded in the heating element 3 is energized. The heating element lead wires 28 and 29 are connected to the pair of heater terminal portions 40, respectively.
[0027]
Next, the configuration of the filter assembly 16 will be described in detail. In addition, in this specification, in this specification, the side (closed side) toward the tip in the axial direction of the oxygen sensing element 2 is referred to as “front side”, and the side toward the opposite direction is referred to as “rear side”. Will be described.
[0028]
As shown in FIG. 3, the filter assembly 16 has a cylindrical shape that is substantially coaxially connected to the main cylinder 14 (casing 10) from the rear outer side, and the inside communicates with the inside of the main cylinder 14. A filter holding part 51 having a plurality of gas introduction holes 52 formed in the wall part is provided. A cylindrical filter 53 that closes the gas introduction hole 52 is disposed outside the filter holding portion 51, and one or more auxiliary gas introduction holes 55 are formed in the wall portion outside the filter 53. Is formed, and a cylindrical auxiliary filter holding portion 54 that holds the filter 53 between the filter holding portion 51 and the filter 53 is disposed. Specifically, the gas introduction hole 52 and the auxiliary gas introduction hole 55 are spaced apart from each other by a predetermined distance along the circumferential direction with respect to the filter holding part 51 and the auxiliary filter holding part 54 in a positional relationship corresponding to each other in each axial direction intermediate part. The filter 53 is disposed so as to surround the filter holding portion 51 in the circumferential direction.
[0029]
Further, the filter holding portion 51 has a stepped portion 60 formed at its intermediate portion in the axial direction as a first portion 61 on the front side in the axial direction and a second portion 62 on the rear side in the axial direction with respect to the stepped portion 60. The second portion 62 is configured to have a smaller diameter than the first portion 61, and the gas introduction hole 52 is formed in the wall portion of the second portion 62. Furthermore, the auxiliary filter holding part 54 has an inner diameter smaller than the outer diameter of the first part 61 of the filter holding part 51.
[0030]
Here, the filter 53 is, for example, a porous fiber structure obtained by stretching an unfired molded body of polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) in a uniaxial direction at a heating temperature lower than the melting point of PTFE. The body (trade name: Gore-Tex (Japan Gore-Tex Co., Ltd.), for example, prevents water and other liquids mainly composed of water, and allows water and / or gas such as water vapor to permeate. It is configured as a filter. Thereby, air (outside air) as a reference gas is introduced into the main cylinder 14 (casing 10) from the auxiliary gas introduction hole 55 through the filter 53 and from the gas introduction hole 52, and water in a liquid state such as water droplets is Intrusion into the main cylinder 14 is prevented.
[0031]
Further, as shown in FIG. 4, the filter 53 is in close contact with the inner surface of the auxiliary filter holding portion 54, while, for example, along the row of auxiliary gas introduction holes 55 between the outer surface of the filter holding portion 51 and the filter 53. A predetermined amount of gap 58 is formed so as to form an annular shape. Further, the auxiliary filter holding portion 54 is connected to the filter holding portion 51 via the filter 53 on both sides in the axial direction across the row of auxiliary gas introduction holes 55 arranged in the circumferential direction. The annular filter caulking portions 56 and 57 to be coupled are formed.
[0032]
Here, the auxiliary filter holding part 54 is arranged so that the rear end edge in the axial direction thereof is positioned corresponding to the rear end edge of the filter 53, and the filter caulking part 56 in the circumferential direction along the rear end edge. Is formed. Thereby, the filter 53 can be visually observed from the opening part (it becomes a filter confirmation part) of the cyclic | annular clearance gap formed between the filter holding part 51 in the rear-end surface position of the auxiliary filter holding part 54. FIG. For example, as shown in FIG. 5, when a tubular filter 53 is extrapolated to the filter holding portion 51 and the auxiliary filter holding portion 54 is fitted further outside, the filter 53 moves with the auxiliary filter holding portion 54. Misalignment may occur. In this case, if the filter caulking portion 56 is formed in this state, the filter 53 is detached from the filter caulking portion 56 and the seal is incomplete, but the filter 53 can be visually observed as described above. Therefore, such a caulking defect of the filter 53 can be easily found.
[0033]
Further, as shown in FIG. 4A, a filter confirmation exposure portion 57 a that partially exposes the filter 53 can be formed in the filter caulking portion 57 on the front end edge side of the auxiliary filter holding portion 54. In this way, it is possible to easily determine whether or not the filter 53 is normally caulked even on the front end edge side of the auxiliary filter holding portion 54.
[0034]
Next, the portion located between the filter caulking portions 56 and 57 of the auxiliary filter holding portion 54 has a form in which the filter 53 bulges outward in a convex shape together with the filter 53, thereby forming an annular convex portion 59. Is formed. The tip of the convex portion 59 is flattened in an annular shape, and an auxiliary gas introduction hole 55 is formed in the flattened portion 59a, and the filter holding portion 51 is pressed against the filter 53 by the formation of the flattened portion 59a. And is in close contact with this.
[0035]
By adopting such a structure, the circulation resistance of the outside air that permeates the filter 53 is reduced by the formation of the annular gap 58 on the inside, and the main cylinder 14 can be smoothly passed through the gas introduction hole 52. Can be introduced within. On the other hand, since the outer surface of the filter 53 is in close contact with the inner surface of the auxiliary filter holding portion 54, dust, oil, water droplets, or the like are less likely to enter between the filter 53 and the auxiliary filter holding portion 54 from the auxiliary gas introduction hole 55. As a result, a decrease in oil repellency or water repellency on the outer surface side of the filter 53 is prevented or suppressed, and good air permeability is always secured. Thereby, even when the reference gas temperature becomes high, for example, the sensor output is hardly lowered.
[0036]
The filter assembly 16 having the above structure can be manufactured, for example, by the following method. First, as shown in FIG. 5A, a tubular filter 53 is extrapolated with respect to the filter holding portion 51, and a tubular body 54 ′ to be the auxiliary filter holding portion 54 is disposed on the outside thereof. Here, the stepped portion 60 formed in the filter holding portion 51 plays a role of supporting the lower edge portion of the filter 53 and the cylindrical body 54 ′ and preventing them from falling off. Subsequently, as shown in (b), the caulking bodies 54 ′ are caulked in the circumferential direction toward the filter portions on both sides of the row of the auxiliary gas introduction holes 55, thereby forming the filter caulking portions 56 and 57. . As shown in FIGS. 5C and 5D, the auxiliary filter holding portion 54 protrudes forward from the filter 53, and the protruding portion is formed as a small-diameter portion 54j. The small-diameter portion 54j The caulking portion 54k may be formed. Thereby, when a twisting force is applied to the auxiliary filter holding part 54, the effect of preventing the rotation can be further improved.
[0037]
As shown in FIG. 6, the filter caulking portions 56 and 57 compress the auxiliary filter holding portion 54 in the radial direction by using a plurality of caulking punches 151 arranged along the circumferential direction of the auxiliary filter holding portion 54. Can be formed. The inner peripheral surfaces of the caulking punches 151 are connected to each other to form a cylindrical surface corresponding to the outer peripheral surface of the auxiliary filter holding portion 54, and can be approached and separated from the outer peripheral surface of the auxiliary filter holding portion 54. The auxiliary filter holding part 54 is simultaneously approached and compressed by the non-punch driving part. And the convex part 152,153 is formed in the axial direction both ends edge of each crimping punch 151, and it presses on the outer peripheral surface of the auxiliary | assistant filter holding | maintenance part 54, respectively, forms an arc-shaped recessed part, and this continues in the circumferential direction. Filter caulking portions 56 and 57 are formed.
[0038]
Here, a portion of the caulking punch 151 sandwiched between the protrusions 152 and 153 is a recess 154 having a flat bottom portion 154a (a flattening member), and the depth h of the recess 154 is the filter 53 and the auxiliary filter. It is set smaller than the total thickness with the holding part 54. When the auxiliary filter holding part 54 is compressed with such a caulking punch 151, the protruding parts 152 and 153 are bitten to form the filter caulking parts 56 and 57, while the parts sandwiched between the caulking parts 56 and 57 are A convex portion 59 is formed by bending outward. However, when the compression proceeds to some extent, the convex portion 59 is stopped by hitting the bottom portion 154a of the concave portion 154, and when the compression is further continued, the convex portion 59 is formed by the concave portion 154 and corresponds to the flat bottom portion of the concave portion 154. Thus, a flattened portion 59a is formed.
[0039]
At this time, the auxiliary filter holding part 54 is relatively largely compressed and deformed by caulking, and the amount of stagnation in the convex part 59 is increased, but the inner filter holding part 51 is not compressed so much, so that the amount of stagnation is small. On the other hand, since the filter 53 is flexible, the filter 53 follows the auxiliary filter holding portion 54 and squeezes outward. As a result, an annular gap 58 is formed between the filter holding unit 51 and the filter 53 based on the difference in the amount of stagnation between the filter holding unit 51 and the auxiliary filter holding unit 54.
[0040]
As shown in FIG. 4C, the filter holding portion 51 is formed with a concave portion 63 that is recessed inward at least around the gas introduction hole 52, and a gap is formed between the concave portion 63 and the filter 53. 58 may be formed. In this case, the concave portion 63 may be formed in a dimple shape in which the peripheral portion of the gas introduction hole 52 is recessed as shown in FIG. 4D, or each gas as shown in FIG. You may form in the cyclic | annular form along the sequence direction of the introduction hole 52. FIG.
[0041]
Returning to FIG. 3, the ceramic separator 18 is formed with a plurality of separator side lead wire insertion holes (lead wire insertion holes) 72 through which the lead wires 20 and 21 are inserted in the axial direction. A flange-like separator-side support portion 73 is formed at an intermediate position in the axial direction so as to protrude from the outer peripheral surface. The ceramic separator 18 has a rear end surface of the main cylinder 14 in the separator-side support portion 73 in a state where a portion located in front of the separator-side support portion 73 is inserted into the rear end portion of the main cylinder 14. And a portion positioned on the rear side of the separator-side support portion 73 is disposed in a state of protruding to the outside of the main cylinder 14. Details of the ceramic separator 18 will be described later.
[0042]
A cylindrical protective cover 64 is provided outside the auxiliary filter holding portion 54 so as to cover it. The protective cover 64 serves to prevent or suppress the direct jetting of droplets onto the filter 63 or the adhesion of deposits such as oil and dirt. The protective cover 64 is disposed so as to generate a gas retention space 65 between the filter 53 at a position corresponding to the gas introduction hole 52 (or auxiliary gas introduction hole 55), for example, and sandwiches the gas introduction hole 52 in the axial direction. Both side portions are joined to the outer surface of the filter holding portion 51 by caulking portions 66 and 67 as cover joining portions. Then, an external communication portion 68 is formed between the filter holding portion 51 and the outside of the gas retaining space 65 so as to introduce the outside air at a position corresponding to the caulking portion 66 on the front side in the axial direction. ing.
[0043]
Specifically, as shown in FIG. 4, a plurality of groove portions 69 extending in the axial direction of the filter holding portion 51 are formed at predetermined intervals along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the first portion 61 of the filter holding portion 51. These groove portions 69 constitute an external communication portion 68. Then, as shown in FIG. 7, the protective cover 64 is caulked toward the first portion 61 (FIG. 3, etc.) of the filter holding portion 51, so that each groove portion 69 crosses in the arrangement direction and The caulking portion 66 is formed in an annular shape so that a gap 70 remains between the protective cover 64 and the first portion 61 at the bottom. The caulking portion 66 is formed at a position corresponding to the outer peripheral surface of the separator-side support portion 73 of the ceramic separator 18. Thereby, since the compressive force at the time of caulking part formation can be received by the separator side support part 73, this caulking part 66 can be formed reliably.
[0044]
In the above structure, as shown in FIG. 8, the gap 70 is formed between the protective cover 64 and the first portion 61 of the filter holding part 51 from the front opening 71 of the gap 70 formed in each groove part 69. Through this, the outside air is guided to the gas retention space 65. On the other hand, the caulking portion 67 (another caulking portion) is formed on the outer peripheral surface of the end portion of the second portion 62 (FIG. 3 and the like). As shown in FIG. 9, the end edge portion 64 a on the front side in the axial direction of the protective cover 64 may be extended in a skirt shape by a predetermined length from the end of the groove portion 69. Thereby, when the oxygen sensor 1 is splashed with water or the like, it is possible to further reduce the probability that water droplets or the like enter the gas retention space 65 from the inside of the protective cover 64.
[0045]
Here, as shown in FIG. 45, the front end side of the auxiliary filter holding portion 54 may be extended in the axial direction so as to straddle the first portion 61 and the second portion 62 of the filter holding portion 51. In this case, at the position corresponding to the first portion 61, the auxiliary filter holding portion 54 is directly caulked toward the first portion 61, so that the annular auxiliary caulking portion 66 is formed along the circumferential direction of the first portion 61. You may make it form. In this way, the auxiliary filter holding part 51 can be more securely fixed to the filter holding part 54. The front end side edge portion of the protective cover 64 can be extended to a position overlapping the corresponding edge portion of the auxiliary filter holding portion 54, and the caulking portion 66 as a cover joint portion can also be used as the auxiliary caulking portion. it can. In this case, the external communication portion 68, that is, the groove portion 69 can be formed in the auxiliary filter holding portion 54.
[0046]
Returning to FIG. 3, the filter holding portion 51 of the filter assembly 16 allows the protruding portion of the ceramic separator 18 to enter and cover the inside of the second portion 62, and at the stepped portion 60, against the separator-side support portion 73. It arrange | positions so that it may contact | abut via the metal elastic member 74 from the opposite side to the main cylinder 14. FIG. The metal elastic member 74 is configured as a spring washer, for example, a wave washer as shown in FIG. 10, and is externally inserted into the separator-side support 73 as shown in FIG. 14 between the end face 14 and the ceramic separator 18 in a compressed state. As a result, the metal elastic member 74 generates a moderate pressure holding force against the ceramic separator 18 between the filter assembly 16 (cover member) and the main cylinder 14 to prevent rattling, and the fixing and holding thereof. Is more certain. Further, when the oxygen sensor 1 is assembled, it is possible to suppress an excessive soot pressure from acting on the separator-side support portion 73 of the ceramic separator 18 due to its own elastic deformation, thereby preventing the ceramic separator 18 from being cracked or chipped. Also plays a role. In addition, since the metal elastic member 74 is made of metal, it has excellent heat resistance and can maintain the anti-rattle effect of the ceramic separator favorably over a long period of time.
[0047]
The filter holding part 51 is arranged so as to overlap the main cylinder 14 from the outside at the tip side, that is, the first portion 61, and the filter holding part is caulked toward the main cylinder 14 at the overlapping part. Thus, an annular assembly connection caulking portion 75 is formed as a coupling portion in the circumferential direction. By this assembly connection caulking part 75, the filter holding part 51 is pressed against the main cylinder 14 so that the inner peripheral surface thereof is in an airtight state with respect to the outer peripheral surface of the main cylinder 14 and is connected thereto.
[0048]
As shown in FIG. 11, the assembly coupling caulking portion 75 includes a main caulking portion 76 formed in an annular shape in the circumferential direction by caulking the filter holding portion 51 toward the main cylinder 14, and the main caulking portion 76. Further, it is composed of an auxiliary caulking portion (rotation preventing portion) 77 having a square cross section (an octagonal cross section in the present embodiment) formed closer to the tip of the oxygen sensing element 2.
[0049]
In the main caulking portion 76, the contact surface between the main tube 14 and the filter holding portion 51 is a cylindrical surface, so that the air tightness is excellent, and it is ensured that water or the like leaks into the main tube 14 from between them. It plays a role to prevent. However, as schematically shown in FIG. 12B, when a strong torsional force is applied to the main cylinder 14 and the filter holding portion 51 due to an external impact or the like, the cylindrical contact surface is located between the two. There is also a possibility that airtightness may be lost due to slippage due to relative rotation. Therefore, if the auxiliary caulking portion 77 as described above is formed, the contact surface is formed in a rectangular tube shape as shown in FIG. Also, relative rotation between the main tube 14 and the filter holding portion 51 is difficult to occur. As a result, such relative rotation is also effectively prevented from occurring in the main caulking portion 76, and the airtightness between the main tube 14 and the filter holding portion 51 can be further ensured. The main caulking portion 76 and the auxiliary caulking portion 77 may be formed by exchanging the positional relationship in the axial direction. However, since the tip side of the oxygen sensor 1 is often exposed to high temperature, securing airtightness has priority. It can be said that the above-described arrangement relationship in which the main caulking portion 76 is far from such a heat source is more desirable.
[0050]
In addition to the auxiliary caulking portion 77, for example, as shown in FIG. 13, a biting portion 78 that bites in from the filter holding portion 51 toward the main cylinder 14 is formed at a predetermined interval along the circumferential direction. It can function as a rotation prevention part. On the other hand, the auxiliary caulking portion 77 can be omitted when the main caulking portion 76 is hardly concerned with the relative rotation described above. Moreover, the structure which joins by forming an annular welding part along the circumferential direction by laser welding etc. as a connection part between the filter holding | maintenance part 51 and the main cylinder 14 may be sufficient.
[0051]
Hereinafter, a method for assembling the filter assembly 16 to the main cylinder 14 will be described. That is, as shown in FIG. 14A, the metal elastic member 74 is externally inserted into the ceramic separator 18, and the front end side of the ceramic separator 18 is inserted into the main cylinder 14. On the other hand, the filter assembly 16 is assembled in advance as shown in FIG. 5, and as shown in FIG. 14A, the filter assembly 16 is put on the filter holding portion 51 from the outside of the ceramic separator 18 and the main cylinder 14. The oxygen sensing element 2, the heating element 3 and the like (FIG. 1) are assembled in the main cylinder 14 in advance, and the lead wires 20, 21, 28 and 29 (FIG. 21) from them are on the separator side of the ceramic separator 18. It passes through the lead wire insertion hole 72 (FIG. 3) and further extends outward from the opening on the rear end side of the filter holding portion 51.
[0052]
Subsequently, as shown in FIG. 14B, an axial compressive force is applied to the main cylinder 14 and the filter assembly 16. As a result, the metal elastic member 74 is compressed and deformed between the filter holding portion 51 and the separator-side support portion 73 of the ceramic separator 18, so that the ceramic separator 18 is sandwiched between the main tube 14 and the filter holding portion 51. Generate power. Then, while maintaining this state, as shown in FIG. 14C, an assembly connection caulking portion 75 is formed on the filter holding portion 51 and the main tube 14, and the two are coupled. Next, as shown in FIG. 14 (d), the elastic seal member 17 is fitted into the opening on the rear end side of the filter holding portion 51, and the protective cover 64 is further covered. 67 is formed and the assembly is completed.
[0053]
According to the above method, the assembly of the filter assembly 16 is performed independently of the assembly of the oxygen sensing element 2 and the like into the casing 10, so that the lead wires do not get in the way and the assembly work is extremely efficient. Can be done. Further, since the assembly of the parts into the casing 10 and the assembly of the filter assembly 16 can be performed in parallel, the productivity is dramatically improved. In addition, even if the filter 53 is not assembled correctly, if a defect can be found at the filter assembly 16 stage, the sensor will not be affected by the defect, and parts will not be wasted.
[0054]
Hereinafter, the details of the method of forming the assembly connection caulking portion 75 will be described. That is, in this method, a caulking device 79 conceptually shown in FIG. 15 is used. As shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), the caulking device 79 includes a plurality of caulking punches 81 to 83 for compressing the filter holding portion 51 from the outer side in the circumferential direction, and is shown in FIG. 15 (c). As described above, the first and second caulking punch units 80 and 82 are disposed in a positional relationship separated by a predetermined distance in the axial direction of the filter holding portion 51. Here, the first caulking punch unit 80 is for forming the main caulking portion 76, and the front end surfaces of the caulking punches 81 are connected to each other to form a cylindrical surface. On the other hand, the second caulking punch unit 82 is for forming the auxiliary caulking portion 77, and the front end surfaces of the caulking punches 83 are connected to each other to form an octagonal cylindrical surface. Then, as shown in FIG. 15 (c), these caulking punches 81 and 83 are connected to each other by a connecting portion 84 to form a punch segment 85, and with respect to the outer peripheral surface of the filter holding portion 51. They approach and separate from each other in the radial direction.
[0055]
Then, by bringing these punch segments 85 arranged around the filter holding portion 51 close together toward the filter holding portion 51, the filter holding portion 51 has the main caulking portion 76 and the auxiliary caulking portion 77 collectively. Will be formed. According to this method, the main caulking portion 76 and the auxiliary caulking portion 77 are formed simultaneously by a single caulking step, so that not only is efficient, but the following effects are also achieved. That is, by the compression by the caulking punch, the filter holding portion 51 is pressed into the main tube 14 while being locally squeezed to form the caulking portion. A wrinkled portion or a raised portion is easily formed due to biting deformation. Here, when the main caulking portion 76 and the auxiliary caulking portion 77 are sequentially formed, the influence of the wrinkle portion or the floating portion due to the caulking portion to be formed later reaches the caulking portion formed earlier, and the airtightness is impaired. Problems are likely to occur. However, if both the caulking portions 76 and 77 are formed at the same time as described above, the influence of the wrinkling portion or the floating portion can be pooled in the region between the caulking portions 76 and 77, and consequently, either caulking portion can be pooled. Also in the portions 76 and 77, sufficient adhesion, that is, airtightness can be secured.
[0056]
FIG. 16 is a plan view showing an example of a more specific configuration of the caulking device 79. That is, the caulking device 79 is arranged along a ring-shaped punch holder 86 and a circumferential direction of the punch holder 86, and each of the punch segments 85 penetrates the punch holder 86 so as to advance and retreat in the radial direction. The punch assembly 89 is provided. A spring support 87 is formed at the rear end of each punch segment 85, and a spring member 88 that biases the punch segment 85 outward is disposed between the spring support 87 and the outer peripheral surface of the punch holder 86. Is done. On the other hand, as shown in FIG. 17 (a), a receiving unit 190 having a tapered surface whose inner peripheral surface 91 is reduced in diameter on the bottom surface side is provided corresponding to the punch assembly 89. A positioning protrusion 93 having an insertion hole 94 is formed.
[0057]
Then, the work W in a state where the main cylinder 14 is covered with the filter assembly 16 is set to the positioning protrusion 93 in such a manner that the protector 11 is inserted into the work insertion hole 94. At this time, the metal shell 9 is supported on the upper surface of the positioning protrusion 93, and the workpiece W is held upright with respect to the center of the bottom surface of the receiving unit 190. The punch assembly 89 is coaxially set inside the receiving unit 190, and each punch segment 85 surrounds the workpiece W. Further, a taper corresponding to the inner peripheral surface 91 of the receiving unit 190 is given to the outer end surface 92 of the punch segment 85.
[0058]
In this state, when the filter assembly 16 is pushed toward the main cylinder 14 by a pressure mechanism (not shown) (FIG. 14B), and further the punch assembly 89 is pushed toward the bottom surface of the unit 190, FIG. As shown in FIG. 4, the punch action of the punch segments 85 approaches the workpiece W all at once with the compression of the corresponding spring 88 by the cam action between the outer end surface 92 and the inner peripheral surface 91 formed in a tapered shape. The main caulking portion 76 and the auxiliary caulking portion 77 are formed simultaneously.
[0059]
Next, the role of the metal elastic member 74 can be replaced by the following configuration. That is, as shown in FIGS. 42 and 43, the rear side opening end surface portion (casing side support portion) of the main tube 14 (casing 10) in contact with the separator side support portion 73 is more elastic than the main body portion of the main tube 14. The buffer support portion 90 that is easily deformed is formed. When the same assembly method as that in FIG. 14 is adopted, the separator-side support portion 73 is pressed relatively to the buffer support portion 90, thereby compressing and deforming the buffer support portion 90, similar to the metal elastic member 74 described above. It will have the action and effect. The filter assembly 16 is coupled to the main cylinder 14 by an assembly coupling caulking portion 75, and fixes the ceramic separator 18 to the casing 10 while maintaining the elastic deformation of the buffer support portion 90. That is, it serves as a separator fixing means.
[0060]
Specifically, as shown in FIG. 42, the buffer support portion 90 can be configured as a spring portion 90 integrated with the main body portion 14 b of the main cylinder 14. In the present embodiment, the spring portion 90 is formed with a thin portion 14a at the opening edge of the main cylinder 14, and the thin portion 14a is bent inward once in the radial direction of the cross section. It is formed by bending the tip end side of the plate further outward once.
[0061]
FIG. 43 shows an example of a method for forming the spring portion 90. That is, as shown in (a), the cylindrical body 14 ′ is formed from a metal material by multistage deep drawing using a die 155 and a punch 156. Next, as shown in (b), the composite punch 160 including the inner punch 158 and the outer punch 159 arranged concentrically on the outer side, the large diameter portion 161a, the step portion 161c, and the small diameter portion 161b are in the depth direction. And the die 162 having the die holes 161 formed in this order, and sandwiching the outer edge portion of the cylindrical body 14 'between the outer punch 159 and the step portion 161c, as shown in FIG. By projecting the punch 158 from the outer punch 159, the center of the bottom of the cylindrical body 14 'is punched out. At this time, the peripheral edge of the opening punched out of the cylindrical body 14 ′ is press-fitted into the gap between the inner punch 158 and the small diameter portion 161 b of the die hole 161, thereby forming the thin portion 14 a.
[0062]
Then, as shown in (d), in the die hole 164 of the die 163, the thin-walled portion 14a is crushed between the punch 165 inserted inside the cylindrical body 14 'and the opposing punch 166 opposed thereto. Compress and deform. A chamfered bending die portion 166a having an inward curvature is formed on the outer edge of the front end surface of the opposed punch 166, and as shown in FIG. 5E, the distal end side of the thin portion 14a is the bending die portion 166a. The spring portion 90 is bent so as to slide outward by being pressed.
[0063]
On the other hand, as shown in FIG. 44, the buffer support portion 90 may be configured to be a portion having a lower hardness than the main body portion 14b. That is, by making the hardness of the buffer support portion 90 lower than the hardness of the main body portion 14b, when the separator-side support portion 73 is pressed, the buffer support portion 90 is compressed and deformed, similarly to the metal elastic member 74 described above. It will have the action and effect. The buffer support 90 may be deformed within the elastic limit range or plastically deformed.
[0064]
The buffer support portion 90 can be made of, for example, a different material having a lower hardness than the main body portion 14b. In this case, the dissimilar material part can be joined to the main body part 14b by welding or brazing. On the other hand, for example, when the main tube 14 is made of stainless steel or the like, the main body portion 14b and the buffer support portion 90 are made by softening the tip portion of the opening by locally heat-treating it by energization heating or the like. It is also possible to integrally form the same material.
[0065]
Further, when the Vickers hardness of the buffer support portion 90 is Hvs and the Vickers hardness of the main body portion 14b is Hvh, Hvh is preferably 320 or more. If Hvh is less than 320, the strength of the main cylinder 14 may be insufficient, and the durability of the oxygen sensor 1 may not be ensured. It should be noted that Hvh is desirably 360 or more. Moreover, it is preferable to adjust the hardness of the buffer support portion 90 so that Hvh−Hvs is 60 or more. When Hvh−Hvs is less than 60, the relative deformation amount of the buffer support 90 with respect to the main body portion 14b is insufficient, and the desired effect may not be sufficiently achieved. Hvh-Hvs is desirably 80 or more.
[0066]
Next, as shown in FIG. 3, the ceramic separator 18 is arranged so that the rear side enters the inside of the filter holding portion 51 in the axial direction of the oxygen sensing element 2 and the front side also enters the inside of the main cylinder 14 (casing 10). The lead wires 20, 21, 28, 29 (FIG. 21) are inserted in the separator-side lead wire insertion hole 72 in the axial direction. On the other hand, the elastic seal member 17 is elastically fitted to the inner side of the rear opening 51a of the filter holding portion 51, and a seal-side lead wire insertion hole for inserting each lead wire 20, 21, 28, 29. 91, and seals between the outer surfaces of the lead wires 20, 21, 28, and 29 and the inner surface of the filter holding portion 51.
[0067]
The rear end surface of the ceramic separator 18 is positioned rearward of the gas introduction hole 52 in the axial direction, and is in close contact with the top surface of the gap defining protrusion 96 formed at the center of the rear end surface of the elastic seal member 17. A predetermined amount of gap 98 is formed between the elastic seal member 17 and the ceramic separator 18 by the gap defining protrusion 96. A gap 92 is also formed between the inner peripheral surface of the filter holding part 51 and the outer peripheral surface of the ceramic separator 18. Then, the gas from the gas introduction hole 52 is supplied into the gap 92 and further guided into the casing 10 through the air communication portion 93 formed in the ceramic separator 18. Specifically, the ceramic separator 18 is formed with an axial ventilation through-hole 95 separately from the separator-side lead wire insertion hole 72, and one end communicates with the through-hole 95 on the rear end surface, An air passage groove 94 having the other end opened to the outer peripheral surface of the ceramic separator 18 is formed. That is, the air-permeable through hole 95 and the air-groove groove portion 94 form an air-communication portion 93.
[0068]
As shown in FIGS. 18 and 19A, the ceramic separator 18 has four separator-side leads for inserting lead wires (20, 21, 28, 29) from the oxygen sensing element 2 and the heating element 3. The line insertion holes 72 are formed such that the centers thereof are arranged and positioned on a virtual circumferential path (hereinafter referred to as a separator-side pitch circle) C1. Further, the air-passing through hole 95 is formed in a region surrounded by the four separator-side lead wire insertion holes 72 in the central portion of the ceramic separator 18. Further, the air passage groove portion 94 is formed in a cross shape at a position where it does not interfere with the four separator-side lead wire insertion holes 72 on the rear end surface of the ceramic separator 18. As shown in FIG. 18 (e), chamfered portions 94a are formed at both edges in the width direction on the upper surface side of the ventilation groove portion 94.
[0069]
Next, as shown in FIG. 22, in the elastic seal member 17, the above-described seal-side lead wire insertion holes 91 are respectively on the virtual circumferential path (hereinafter referred to as seal-side pitch circle) C <b> 2. The separator-side pitch circle C1 (diameter D1) and the seal-side pitch circle C2 (diameter D2) are set so that one of them has a larger diameter than the other. The
[0070]
For example, in FIG. 3, D1> D2, and as shown in FIG. 22 (c), the gap defining protrusion 96 is located inside the seal-side lead wire insertion hole 91 arranged on the seal-side pitch circle C2. It is formed in the located region.
[0071]
In the above structure, when the rear end surface position of the ceramic separator 18 is set behind the gas introduction hole 52, when water droplets or the like enter the filter assembly 16 through the gas introduction hole 52, the flange-like separator side Since the support portion 73 closes the opening of the main cylinder 14, the water droplets cannot flow into the casing 10 unless they once wrap around the rear end surface of the ceramic separator 18. Therefore, it is possible to achieve an effect that water droplets are less likely to flow into the oxygen sensing element 2 side. In this case, the reference gas that has flowed in from the gas introduction hole 52 must also go around to the rear end face side of the ceramic separator 18, but the gas can be introduced into the casing 10 through the air passage groove 94 and the air passage through hole 95 without hindrance. .
[0072]
On the other hand, since the lead wires 20, 21, 28, 29 are inserted into the elastic seal member 17 and the ceramic separator 18 with pitch circle diameters different from each other, the elastic seal member 17 and the ceramic are provided in each lead wire. A bend always occurs with the separator 18. However, an appropriate gap 98 is formed between the elastic seal member 17 and the ceramic separator 18, and the lead wires 20, 21, 28, and 29 can be bent relatively gently in the gap 98. Thereby, when the sensor 1 is assembled, the lead wire is strongly bent and hurts, and troubles such as disconnection are less likely to occur.
[0073]
Here, when there is almost no difference in pitch circle diameter between the elastic seal member 17 and the ceramic separator 18, there is a configuration in which the elastic seal member 17 and the ceramic separator 18 are closely arranged without forming the gap 98. sell. Even when the gap 98 is formed, the tip end surface of the gap forming protrusion 96 is in close contact with the elastic seal member 17. In either case, the contact region between the elastic seal member 17 and the ceramic separator 18 overlaps with the region where the air-permeable through hole 95 is formed. However, since the air passage groove 94 is formed on the upper surface of the ceramic separator 18, the inlet portion of the air passage through hole 95 is not sealed even in such a case, and the circulation of the reference gas to the casing 10 is ensured. Can do.
[0074]
Further, as shown in FIGS. 19B and 19C, an air-permeable through portion 97 that penetrates in the axial direction may be formed in the flange-like separator-side support portion 73 (flange portion). In this embodiment, the air-permeable through portion 97 is formed as a plurality of grooves (or notches) formed at a predetermined angular interval with respect to the outer peripheral surface of the separator-side support portion 73. In the case where the air passage through portion 97 is formed, the air passage groove portion 94 can be omitted as shown in FIG. On the other hand, as shown in (c), both the ventilation groove portion 94 and the ventilation passage portion 97 may be formed. In this case, the ventilation groove portion 94 and the ventilation hole 95 and the ventilation passage portion are provided. Since two air passages are formed with 97, the reference gas can be more reliably distributed to the casing 10. FIG. 20 shows an example in which the ceramic separator 18 is assembled to the oxygen sensor 1.
[0075]
As shown in FIGS. 23C and 25, the gap forming protrusion 96 of the elastic seal member 17 can be formed in a continuous or intermittent ridge shape along the peripheral edge of the front end surface of the elastic seal member 17. . FIG. 25 shows a case where the diameter D1 of the separator-side pitch circle C1 is larger than the diameter D2 of the seal-side pitch circle C2 (that is, D1> D2), but this configuration is used when D1 <D2. For example, it is effective when D1 is small and the contact region of the gap forming protrusion 96 cannot be sufficiently secured in the region surrounded by the separator-side lead wire insertion hole 72.
[0076]
Further, in order to form a gap 98 between the ceramic separator 18 and the elastic seal member 17, as shown in FIG. 23B and FIG. You may make it form the flange part 99 protruding outward from. In this case, the position of the front end face in the filter holding portion 51 is defined by contacting the rear end face of the filter holding portion 51 at the flange portion 99 of the elastic seal member 17.
[0077]
In the oxygen sensor 1, the atmospheric air as the reference gas is introduced through the filter 53 of the filter assembly 16 as described above, while the oxygen sensing element 2 is connected to the outer surface of the oxygen sensor 2 through the gas passage 12 of the protector 11. The introduced exhaust gas comes into contact, and oxygen concentration cell electromotive force is generated in the oxygen sensing element 2 in accordance with the difference in oxygen concentration between the inner and outer surfaces. The oxygen concentration cell electromotive force is taken out from the electrode layers 2b and 2c through the lead wires 21 and 20 as a detection signal of the oxygen concentration in the exhaust gas. Here, when the exhaust gas temperature is sufficiently high, the oxygen sensing element 2 is heated and activated by the exhaust gas. However, when the exhaust gas temperature is low, such as when the engine is started, the oxygen detection element 2 is activated. It is activated by forcibly heating with the heating element 3.
[0078]
The heating element 3 is usually a ceramic heater. For example, a ceramic rod 45 mainly composed of alumina is used as a core, and as shown in FIG. 28, for example, a resistance wire portion formed in a serpentine shape on the surface of the ceramic rod 45. A heating part 42 composed of (resistance pattern) 41 (FIG. 29) is provided. This is one in which a resistance paste is printed in a predetermined pattern on a sheet-like outer layer ceramic portion 43 (FIG. 29), and this is rolled and fired around a ceramic rod 45. The ceramic rod 45 slightly protrudes from the tip of the outer layer ceramic portion 43, and the resistance pattern 41 is energized for heat generation through lead wires 28 and 29 (FIG. 21) extending from the heater terminal portion 40 (FIG. 1 and the like). Done. Such a heat generating part 42 is provided in a biased manner toward the front end side of the heat generating element 3, and heat is generated locally at the front end part.
[0079]
As shown in FIG. 28 (a), the central axis O1 in the vicinity of the heat generating portion 42 of the heating element 3 is decentered (offset) by a certain amount δ so as to be closer to one side with respect to the central axis O2 of the oxygen sensing element 2. )doing. As a result, the surface of the tip of the heat generating portion 42 of the heat generating element 3 is in contact with the hollow portion inner wall surface (hereinafter also referred to as element inner wall surface) 2a of the oxygen sensing element 2 in a state of being pressed with a predetermined surface pressure. As is apparent from FIG. 1, this contact position is located slightly closer to the middle side from the front end of the oxygen sensing element 2, more preferably a position substantially corresponding to the gas permeation port 12 of the protector 11 described above.
[0080]
Further, as conceptually shown in FIG. 30 (b), with respect to the hollow portion of the oxygen sensing element 2, a virtual first plane P1 including the central axis O2 of the hollow portion, and the central axis of the hollow portion. When a virtual second plane P2 including O2 and orthogonal to the first plane P1 is set, and the hollow portion is divided into four regions by the first plane P1 and the second plane P2, heat is generated. The body 3 is arranged so that the entire portion of the central axis O1 located in the hollow portion can be accommodated in any one of the four regions of the hollow portion. More specifically, as shown in FIG. 28, the heating element 3 is arranged so that the central axis O1 thereof is substantially parallel to the central axis O2 of the hollow portion. Thereby, the heat generating body 3 has a shape in which the side surface of the heat generating portion 42 is substantially along the inner wall surface 2 a of the hollow portion of the detection element 2.
[0081]
The ceramic separator 18 is devised as follows to cope with the eccentricity of the heating element 3 so as to be closer to one side with respect to the central axis of the hollow portion of the oxygen sensing element 2. That is, as shown in FIG. 3, the heating element end accommodating hole 102 is formed in the ceramic separator 18 so as to open to the front end face thereof and to have the bottom face 102 a positioned at the intermediate portion in the axial direction of the ceramic separator 18. By accommodating the rear end portion of the heat generating element 3 in the heat generating element end accommodating hole 102, the entire length of the oxygen sensor 1 can be reduced. Specifically, as shown in FIG. 21, the heating element end accommodating hole 102 is formed in a form in which the central portion of the ceramic separator 18 is cut away so as to overlap each lead wire insertion hole 72 from the inside. The inner diameter is set larger than the outer diameter of the heating element 3.
[0082]
When the heating element 3 is arranged eccentrically as described above, the rear end thereof is arranged eccentrically with respect to the axis of the ceramic separator 18. Here, the heating element end accommodating hole 102 that accommodates the rear end portion of the heating element 3 is set to have an inner diameter larger than the outer diameter of the heating element 3. The radial movement of the part is allowed within a certain range. That is, when the heating element 3 is arranged eccentrically, there is an advantage that the rear end portion is prevented from interfering with the inner wall surface of the ceramic separator 18 and the amount of eccentricity can be set relatively freely.
[0083]
Here, the lead wire insertion holes 72 are arranged on the separator-side pitch circle C1 as described above. However, as shown in FIG. 21B, the inner diameter d1 of the heating element end accommodating hole 102 is It is set smaller than the diameter d2 of the pitch circle (that is, d1 <d2). That is, the portion of the ceramic separator 18 positioned between the adjacent lead wire insertion holes 72 functions as the partition wall portion 103 that separates the lead wires 20, 21, 28, and 29 from each other, but accommodates the heating element end portion. With the formation of the hole 102, the partition wall 103 is cut out from the inside. Here, when d1 ≧ d2, the length of the partition wall portion 103 in the radial direction becomes too short, and the separation effect of the lead wires 20, 21, 28, 29 may be reduced, leading to problems such as a short circuit.
[0084]
The ratio d2 / D between the diameter d2 of the pitch circle C1 of the lead wire insertion hole 72 and the outer diameter D of the end of the heating element 3 is preferably adjusted in the range of 1.7 to 2.8. When d2 / D is less than 1.7, the amount of eccentricity of the heating element 3 cannot be secured sufficiently. As a result, the lateral contact state of the heating element 3 becomes insufficient, and the effect of shortening the sensor rise time can be expected sufficiently. It may disappear. On the other hand, if d2 / D exceeds 2.8, the bending amount of the lead wires 20, 21, 28, 29 becomes too large, and the lead wires are easily damaged. Further, it is preferable that the ratio h / d1 between the depth h and the inner diameter d1 of the heating element end accommodating hole 102 is set to 1.2 or less. For example, when the eccentricity is formed by inclining the heating element 3, if h / d1 exceeds 1.2, the depth h becomes too large with respect to the diameter d1 of the accommodation hole, and the heating element 3 In some cases, a sufficient amount of tilt, that is, an amount of eccentricity cannot be ensured, and similarly, an effect of shortening the sensor rise time cannot be sufficiently expected.
[0085]
Next, the function of decentering the central axis O1 of the heating element 3 from the central axis O2 of the hollow portion of the oxygen sensing element 2 as described above and elastically pressing the heat generating part 42 against the element inner wall surface 2a as described above. It is the terminal fitting 23 (FIG. 1) that fulfills the above. In this case, the terminal fitting 23 plays three roles. The first is to make electrical connection with the lead wire 20 as the output terminal of the electrode layer 2 c inside the oxygen sensing element 2, and the second is to fix the heating element 3 inside the oxygen sensing element 2. These are the same functions as before. The third function is to elastically press the tip of the heating element 3 against the element inner wall surface 2a with a side-to-side structure.
[0086]
FIG. 26 shows a single state of the terminal fitting 23, and FIG. 27 shows a state where the terminal fitting 23 is assembled to the heating element 3. As is apparent from these drawings, a heating element gripping portion 27 is formed on the distal end side of the heating element 3 (that is, the side close to the heating portion 42) with respect to the internal electrode connection portion 26 described above. The heating element gripping portion 27 has a C-shaped cross section that surrounds the periphery of the heating element 3. When the heating element 3 is not inserted, the heating element 3 has an inner diameter slightly smaller than the outer diameter of the heating element 3, and elastically expands with the insertion of the heating element 3. To grip. The heating element gripping portion 27 is provided only at one place on one side of the internal electrode connecting portion 26.
[0087]
The internal electrode connecting portion 26 is formed in a form surrounding the heating element 3 by bending a plate-like portion in which a plurality of saw blade-like contact portions 26a are formed on both left and right edges into a cylindrical shape. . The heating element 3 is positioned in the axial direction with respect to the hollow portion by a frictional force between the outer peripheral surface and the hollow inner wall surface 2a of the oxygen sensing element 2, and each tip of the plurality of contact portions 26a. In this part, contact / conduction with the inner electrode layer 2c (FIG. 2) is achieved. A predetermined gap is formed between the heating element 3 and the heating element 3. The contact portions 26a on both sides are formed so that a portion corresponding to a crest of a saw blade and a portion corresponding to a trough are alternately formed on both the left and right sides. For example, when the sensor is assembled, the internal electrode connection portion 26 is detected with oxygen. When inserted inside the element 2, troubles such as the left and right contact portions 26 a being simultaneously hooked on the opening edge of the oxygen detection element 2 are less likely to occur, and as a result, the assembly of the internal electrode connection portion 26 to the oxygen detection element 2 is prevented. It has the effect of facilitating. In addition, by setting the height of each of the saw blade-like contact portions 26a to be slightly larger, when the internal electrode connecting portion 26 is formed by bending the plate-like portion into a cylindrical shape, the width in the bending direction increases. The effect of facilitating processing is also achieved.
[0088]
Further, as shown in FIG. 27, a heating element insertion guide portion 100 is formed at the edge of the heating element gripping portion 27 in the axial direction far from the tip of the oxygen sensing element, that is, the front edge. Specifically, the heating element gripping portion 27 is formed with a slit 101 extending from one end edge to the other end edge in the axial direction, and the heating element insertion guide section 100 The slit is formed in a tapered shape by notching it obliquely from the middle position toward one edge.
[0089]
The heating element 3 can be assembled to the terminal fitting 23 by inserting the heating element 3 into the heating element gripping portion 27 of the terminal fitting 23 from the front end side. The heating element 3 is pushed into the heating element gripping part 27 while expanding the heating element 3 radially outward from the opening. At this time, the front end edge of the heating element 3 may be caught by the end edge of the grip portion 27, and the insertion may not be performed smoothly. In particular, when the slit 101 as described above is formed so that the grip portion 27 can be elastically deformed in the radial direction, the edge of the slit 101 is likely to be caught. Therefore, if the tapered heating element insertion guide portion 100 is formed in the slit 101, the insertion of the heating element 3 is smoothly guided by the action of the taper, so that the above-mentioned catch is less likely to occur. Assembling of the heating element 3 to 23 can be performed efficiently. However, the heating element insertion guide portion 100 may be omitted if the above-described catching or the like is not a problem at the time of assembly.
[0090]
Returning to FIG. 1, the connecting portion of the heating element gripping portion 27 to the internal electrode connecting portion 26 is connected to the internal electrode connecting portion 26 in the vicinity of the end opposite to the heating element gripping portion 27 being connected. Positioning protrusions 50 that protrude from the inner surface and abut against the outer peripheral surface of the heating element 3 are formed at positions corresponding to 30. The positioning protrusion 50 is formed by, for example, denting the wall portion of the internal electrode connection portion 26 inward by pressing or the like, and the heating element 3 is formed at the center of the hollow portion of the oxygen detection element 2 as described above. This is for positioning in an eccentric state with respect to the axis O2.
[0091]
The hollow inner wall surface 2a of the oxygen sensing element 2 is provided with a slight taper in which the diameter of the bottom side is reduced for the purpose of improving the releasability at the time of molding when the solid electrolyte powder is molded and fired. Has been. On the other hand, the heating element 3 is arranged so that the central axis O1 thereof is substantially parallel to the central axis O2 on the detection element 2 side as shown in FIG. It is necessary to enlarge the gap formed between the heating element 3 and the hollow portion inner wall surface 2a as it goes to the side. The positioning protrusion 50 regulates the gap amount at the position where the protrusion 50 is formed to a predetermined value so that the heating element 3 comes into contact with the hollow inner wall surface 2a in the vicinity of the heating part 42, and 2 It plays the role of satisfying the positional relationship in which the two central axis O1 and the central axis O2 are substantially parallel.
[0092]
In the manufacturing process of the oxygen sensor 1, it is common that the terminal fitting 23 is fixed to the heating element 3 and then this assembly is inserted into the oxygen sensing element 2. Here, assuming that there is no binding force from the wall of the oxygen sensing element 2 to the heating element 3, the radial connection position relationship of the heating element gripping part 27 to the internal electrode connection part 26 is as follows. The central axis O1 of the heating element 3 is held by the portion 27 and the positioning projection 50 with a slight inclination so that the heating unit 42 side is away from the central axis O2 with respect to the central axis O2 of the hollow portion of the oxygen sensing element 2. It is determined to be. As a result, when the assembly is inserted, the tip of the heating element 3 is inserted into the element while sliding on the inner wall surface 2a in a state of elastic contact with the element inner wall surface 2a, as shown by an arrow in FIG. Then, the tilted state is corrected so that the center axis O1 is parallel to the center axis O2 of the hollow portion, and the sensor element 2 is mounted. Further, the connecting portion 30 between the heating element gripping portion 27 and the internal electrode connecting portion 26 is formed in a constricted form by forming U-shaped notches in the circumferential direction from both sides. Then, when the heating element 3 is mounted on the detection element 2, it is elastically deformed inward, and the heating part 42 of the heating element 3 is pressed against the hollow inner wall surface 2a of the detection element 2 by the elastic restoring force, as shown in FIG. Give a side-by-side form.
[0093]
In this state, the heating element 3 has a stress exerted on the heating element 3 by the element inner wall surface 2a, a stress acting on the heating element 3 in the positioning protrusion 50, and a stress acting on the heating element 3 in the heating element gripping portion 27. Although a bending moment is generated by the synthesis of these, the heating element 3 is not bent by the bending moment, in other words, a stress exceeding the allowable strength range of the heating element 3 is not generated. It is the constricted connecting portion 30 adjacent to the internal electrode connecting portion 26 that adjusts the stress and the bending moment.
[0094]
That is, the connecting portion 30 also plays a role of absorbing and relaxing the bending force applied to the heating element 3 through the heating element gripping part 27 and the positioning protrusion 50 in the insertion step to prevent breakage and the like. The elastic force can be adjusted by adjusting the width of the constricted portion. In other words, the elastic force can be adjusted to an appropriate value by appropriately setting the constriction width of the connecting portion 30, and in the lateral contact structure of the heating element 3 of FIG. The force can be secured at a necessary and sufficient value.
[0095]
Next, as shown in FIG. 29B, a slit parallel to the axial direction is formed at one place on the outer periphery of the heating element 3 as a bonding gap when the outer layer ceramic portion 43 of the heating element 3 is wound around the ceramic rod 45. In this vicinity, the resistance pattern 41 does not exist and the heat generating sparse part is formed. However, in the lateral contact structure of the element inner wall surface 2a of the heat generating element 3, the heat generating part 42 on the opposite side of the slit-shaped part 44 is formed. It is desirable to apply the surface to the element inner wall surface 2a. As a result, effective heat transfer occurs directly from the portion that generates heat to the oxygen sensing element 2.
[0096]
The hollow inner wall surface 2a of the oxygen sensing element 2 is formed in a tapered shape, but the difference ΔD between the average inner diameter DA (hereinafter simply referred to as the inner diameter) DA and the outer diameter DB of the heating element 3 is ΔD = DA−DB. Is set to 0.1 to 0.35 mm, preferably 0.15 to 0.30 mm. The ratio ΔD / DB of ΔD to the outer diameter DB of the heating element 3 is set to 0.13 or less, preferably 0.10 or less.
[0097]
Hereinafter, the operation of the oxygen sensor 1 will be described.
FIG. 28B shows an example of a structure in which the central axis O1 of the heating element 3 and the central axis O2 of the oxygen sensing element 2 are concentric, and it is clear when comparing this with FIG. In addition, in the example of FIG. 28A, the center axis O1 of the heating element 3 is substantially parallel to the center axis O2 of the oxygen sensing element 2 and is eccentric from the center axis O2 of the oxygen sensing element 2 by a distance δ. The surface of the tip of the heat generating portion 42 is pressed against the element inner wall surface 2a from the side. In FIG. 28 (a), for easy understanding, the gap between the heating element 3 and the oxygen sensing element 2 is drawn exaggerated from the actual one. When the inner diameter of the inner wall surface 2a is 2.8 to 3.2 mm and the outer diameter of the heating element 3 is 2.43 to 2.63 mm, an excessive pressing force is generated between the heating element 3 and the oxygen detection element 2. In order to ensure the above lateral contact structure without any problem, it is preferable to set the size to about 0.085 to 0.385 mm, for example. In addition, as compared with the heat generating portion 42 ′ in FIG. 28B, the heat generating portion 42 in FIG. 28A is formed so as to be biased to a narrower region on the tip side of the heat generating body 3 as described above.
[0098]
By adopting such a lateral contact structure of the heating element 3 with respect to the element inner wall surface 2a, the heat generated in the heating part 42 is quickly transferred to the oxygen sensing element 2 by heat conduction based on the contact, and heats it. Further, the oxygen detecting element 2 is also heated by heat radiation of a portion of the heat generating portion 42 in the vicinity of the contact portion where heat is locally generated. And the synergistic heat transfer by the heat conduction and the heat radiation rapidly heats the oxygen sensing element 2 and shortens the rise time to the activation temperature.
[0099]
Here, as shown in FIG. 2, the oxygen sensing element 2 is locally heated by the heat generating portion 42 arranged in a state of being horizontally applied to the inner wall surface 2a of the element, but the rise time of the sensor is as shown in FIG. It is maintained at the same level as the sensor having the configuration shown in FIG. The following factors can be considered as the factor. That is, in order to generate a sufficient concentration cell electromotive force in the oxygen sensing element 2 formed by the oxygen ion conductive solid electrolyte, in addition to a sufficiently small electric resistance value of the oxygen sensing element 2, dissociation with respect to oxygen molecules. In addition, the catalytic activity of the electrode layers 2b and 2c for the recombination reaction needs to be sufficiently increased. The detection output level of the sensor is determined by the balance between the electric resistance value of the oxygen sensing element 2 and the catalytic activities of 2b and 2c.
[0100]
Here, when the oxygen sensing element 2 is locally heated by the heat generating part 42, the electrical resistance reduction of the oxygen sensing element 2 due to the activation of the solid electrolyte does not proceed as much as the configuration shown in FIG. 28 (b), for example. As shown in FIG. 2, since the locally heated portion 2d is heated to a higher temperature, the catalytic activity of the electrode layers 2b and 2c is enhanced at that portion. When the catalytic activity of the electrode layer 2b is improved, the dissociation of oxygen molecules in the gas to be measured is promoted, and the effect supplements the concentration electromotive force of the solid electrolyte and thus the detection output level of the sensor, resulting in the activation of the sensor. It is estimated that time (rise time) is shortened.
[0101]
Further, by arranging the central axis O1 of the heating element 3 so as to be substantially parallel to the central axis O2 on the detection element 2 side, the side surface of the heat generating part 42 is substantially along the hollow inner wall surface 2a of the detection element 2. Thus, the wall of the oxygen sensing element 2 can be more uniformly heated by the heat generating part 42, and the effect of shortening the activation time of the oxygen sensor is further enhanced.
[0102]
Further, as shown in FIG. 1, in the terminal fitting 23, the heating element gripping portion 27 is connected to the internal electrode connection portion 26 only on the side close to the heating portion 42 of the heating element 3. The length of the body 3 in the axial direction is shortened, and thus the oxygen sensor 1 is configured to be compact by reducing the length in the axial direction. In addition, since the heating element 3 is gripped by the gripping part 27 at one place, when the sensor 1 is assembled by inserting the heating element 3 fitted with the terminal fitting 23 into the hollow part of the oxygen sensing element 2, As described above, excessive lateral force via the terminal fitting 23 is less likely to act on the heating element, and as a result, breakage of the heating element 3 during assembly can be prevented.
[0103]
As shown in FIGS. 31 and 32, in the terminal fitting 23, the two heating element gripping portions 27a and 27b are connected to the internal electrode connecting portion 26 via the connecting portions 29 and 30, respectively. It can also be set as the structure connected to. Further, the positioning protrusion 50 may be formed on either of the heating element grips 27a and 27b. In this case, the inner diameter of the heating element gripping portion needs to be set large in consideration of the protruding amount of the positioning protruding portion 50.
[0104]
For example, in FIG. 31, it is formed in the heating element gripping portion 27a on the side far from the heating portion. FIG. 32 shows an example in which the positioning protrusion 50 is formed on the heating element gripping portion 27b on the side closer to the heating portion 42. In this case, the heating element 3 is in contact with the inner wall surface 2 a of the hollow part of the oxygen sensing element 2 on the side opposite to where the connecting parts 29 to 30 are located. As a result, the heating element 3 is slightly inclined to the side as shown in FIG. 33, and the central axis O1 intersects the central axis O2 of the hollow portion with a predetermined inclination θ.
[0105]
In FIG. 33, the gap and inclination θ between the heating element 3 and the oxygen sensing element 2 are exaggerated from the actual ones for easy understanding. Here, the eccentric amount δ and the inclination θ of the central axis O1 in the vicinity of the heat generating portion 42 with respect to the central axis O2 of the oxygen sensing element 2 are 2.8 to 3.2 mm in inner diameter of the element inner wall surface 2a, and the heating element 3 In order to secure the above-mentioned lateral contact structure without generating an excessive pressing force between the heating element 3 and the oxygen sensing element 2 when the outer diameter is 2.43 to 2.63 mm, for example, δ Is preferably 0.085 to 0.385 mm, and θ is about 0.1 to 0.5 °.
[0106]
Next, in the configuration shown in FIG. 34, the terminal fitting 23 includes an internal electrode connection portion 26 formed substantially the same as in FIG. 1, and on one side of the internal electrode connection portion 26 in the axial direction of the heating element 3. A first heating element gripping portion 27a similar to that described above is formed, while a second heating element gripping portion 27b is also formed on the other side with the same configuration. Here, as shown in FIG. 35, the pair of heating element gripping portions 27a and 27b has a common axial line whose central axis is eccentric from the central axis O11 of the hollow portion of the oxygen sensing element 2 and is substantially parallel thereto. It is connected to the internal electrode connecting portion 26 so as to be positioned on O10.
[0107]
Specifically, in the terminal fitting 23, the first heating element gripping portion 27 a and the second heating element gripping portion 27 b are respectively constricted with respect to the corresponding end portions of the internal electrode connection portions 26. The second connecting portions 29 and 30 are integrally connected to the peripheral edge on the same side in the radial direction of the heating element 3. The connecting portions 29 and 30 are bent inward in the radial direction of the internal electrode connecting portion 26 to form a stepped portion, and by adjusting the amount of bending, the central axes of the heating element gripping portions 27a and 27b are formed. O10 is decentered by a predetermined amount of eccentricity d in a direction substantially parallel to the central axis O11 of the hollow portion of the oxygen sensing element 2 in the direction opposite to the side where the connecting portions 29 and 30 are formed. According to this configuration, the heating element 3 can be more stably held by the two grip portions 27a and 27b.
[0108]
The terminal fitting 23 as described above can be manufactured, for example, by bending a plate-shaped metal member 123 having a shape as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 36 (a), the plate-like metal member 123 has three plate-like portions 127a, 126, and 127b that are connection portions 129 and 130 that should become the connecting portions 29 and 30 in the intermediate portion in the width direction. By forming the parts integrated with each other and bending the protruding portions on both sides of the connecting portions 129 and 130 so as to be rounded into a cylindrical shape in the width direction, as shown in FIGS. The first heating element gripping part 27a, the internal electrode connection part 26a, and the second heating element gripping part 27b, respectively. Further, as shown in FIG. 5E, the connecting portions 29 and 30 are bent into a stepped shape so that the central axes O10 of the heating element gripping portions 27a and 27b are at the intended positions.
[0109]
In the metal plate member 123, the plate-like portions (first plate-like portions) 127a and 127b that are to become the heating element gripping portions 27a and 27b are opposite to each other in the width direction by the bending process. In addition, the slit 101 is formed, and one end portion side of the edge is cut obliquely to form the heating element insertion guide portion 100 described above.
[0110]
Next, in the configuration of FIG. 37, as in the configuration of FIG. 35, the first heating element gripping portion 27a and the second heating element gripping portion 27b are formed, but as shown in FIG. The heating element gripping portion 27b is provided such that the center axis O11 is eccentric from the center axis O10 of the first heating element gripping portion 27a by a distance d. In other words, the first heating element gripping portion 27a and the second heating element gripping portion 27b are respectively constricted with respect to the corresponding end portions of the internal electrode connecting portion 26 by the first and second connecting portions 29 and 30 in a constricted form. The heating element 3 is integrally connected to the peripheral edge on the same side in the radial direction. And these 1st and 2nd connection parts 29 and 30 are bent to the radial inside of the internal electrode connection part 26, and while forming a step part, adjusting the bending amount, a 1st heating element holding | grip The amount of eccentricity d between the central axes O10 and O11 of the portion 27a and the second heating element gripping portion 27b is adjusted. According to this configuration, the heating element 3 is held in an inclined state by the two gripping portions 27a27b eccentric to each other and is pressed against the element inner wall surface 2a. Thereby, the heat generating body 3 can hold | maintain the inclination state more stably, and the horizontal placement effect of the heat generating part 3 is achieved more reliably.
[0111]
Here, the amount of eccentricity d between the central axes O10 and O11 of the first heating element gripping portion 27a and the second heating element gripping portion 27b can be set as follows, for example. That is, as shown exaggeratedly in FIG. 39 for easy understanding, the angle θ formed by the central axis O1 of the heating element 3 and the central axis O2 of the hollow portion of the oxygen sensing element 2 is, for example, the element inner wall surface 2a. When the inner diameter is 2.8 to 3.2 mm and the outer diameter of the heating element 3 is 2.43 to 2.63 mm, θ should be about 0.1 to 0.5 ° as described above. However, if the distance between the end faces in the axial direction of the first heating element gripping part 27a and the second heating element gripping part 27b is L, tan θ = d / L and tan0.1 ° = 0.0001, tan0 Since 5 ° = 0.0087, d may be set so that 0.0017L ≦ d ≦ 0.0087L.
[0112]
In this configuration as well, the heating element insertion guide portion 100 is formed on both heating elements 27a and 27b. That is, since the two gripping portions 27a and 27b are provided and are formed so as to be eccentric from each other in order to hold the heating element 3 in an inclined state, the heating element 3 is inserted into the upper gripping portion 27a. After that, the lower gripping portion 27b tries to enter in an eccentric state. Therefore, the above-described catching problem is particularly likely to occur in the lower gripping portion 27b. Therefore, by forming the heating element insertion guide portion 100 as described above, the heating element 3 can be smoothly assembled to the terminal fitting 23 even in such a configuration. Since the upper gripping portion 27a does not cause the problem of catching as much as the lower gripping portion 27b, the heating element insertion guide portion 100 may be formed only in the lower gripping portion 27b.
[0113]
Subsequently, in the configuration of FIG. 40, the heating element gripping portion 27 is provided only at one location with respect to the internal electrode connection portion 26 as in FIG. 1, but unlike FIG. 1, a positioning protrusion 50 is formed. It has not been. According to this configuration, the heating element 3 is gripped by one gripping portion 27 in a state where a slight degree of freedom of movement is generated in the direction intersecting the axis. Therefore, when the heating element 3 is inserted into the hollow portion of the oxygen sensing element 2 together with the terminal fitting 23, the heating element 3 follows the same as the tip of the heating element 3 comes into contact with the inner wall surface of the oxygen sensing element 2. Positioning is performed along the inner wall surface, and a greater effect can be expected in shortening the activation time of the oxygen sensor. In this case, by adjusting ΔD to ΔD / DB within the above-described range, the tip of the heating element 3 becomes easier to follow the inner wall surface of the hollow portion of the oxygen sensing element 2, and the effect of shortening the activation time of the oxygen sensor 1 is achieved. Is further enhanced.
[0114]
Further, as another effect, when the sensor 1 is assembled, excessive lateral force via the terminal fittings 23 is less likely to act on the heating element 3, thereby preventing breakage of the heating element 3 during assembly. be able to. Furthermore, the length of the terminal fitting 23 in the axial direction of the heating element can be shortened, and as a result, the length of the oxygen sensor in the axial direction can be reduced to make it compact.
[0115]
Next, in the configuration shown in FIG. 41, the heating element gripping portion 27 is connected to the rear end side in the axial direction of the internal electrode connection portion 26, while the guide portion 28 is connected to the front end side. The guide portion 28 has a substantially semicircular cross-sectional shape, and is formed so as to be inclined inward by a predetermined angle with respect to the central axis of the terminal fitting 23, specifically, the central axis of the heating element gripping portion 27 and the internal electrode connecting portion 26. Has been. As a result, the guide portion 28 presses the heating element 3 in a direction substantially perpendicular to the axial direction thereof and presses it against the element inner wall surface 2a.
[0116]
Now, at least one content of each invention described below can be added to the configuration of the oxygen sensor described in the claims of the present invention.
[0117]
Invention (A)
The oxygen sensor according to the present invention includes an axial oxygen sensing element, a cylindrical casing that houses the oxygen sensing element, and a gas introduction structure for introducing outside air into the casing. The gas introduction structure has a cylindrical shape provided coaxially on the rear side of the casing, and the inside is in communication with the casing, and a filter holding portion in which one or more gas introduction holes are formed in the wall And a filter that is arranged so as to block the gas introduction hole of the filter holding portion, blocks the permeation of liquid and allows the permeation of gas, and introduces outside air into the casing through the filter and the gas introduction hole. A protective cover is provided on the outside of the gas introduction structure so as to cover it and prevent or suppress direct jetting of droplets on the filter or adhesion of deposits such as oil and dirt. .
[0118]
In other words, by providing a filter that prevents the permeation of liquid and allows the permeation of gas in the gas introduction structure, and further provides a protective cover on the outside thereof, it is more difficult for water droplets or the like to enter the casing. As a result, when the oxygen sensor is attached to the vehicle's feet, it can be used to travel while strongly splashing water such as a puddle, or when high-pressure water directly hits the filter during car washing. In combination, it is possible to effectively prevent the entry of water droplets or the like into the sensor.
[0119]
The gas introduction structure portion is provided coaxially and integrally with the rear side of the casing so as to communicate with each other inside, and a filter holding portion having one or more gas introduction holes formed in the wall portion, The filter is disposed outside the filter holding portion so as to block the gas introduction hole, and is formed in a cylindrical shape that is disposed outside the filter. A plurality of auxiliary gas introduction holes are formed, and an auxiliary filter holding portion that holds the filter by being sandwiched between the filter holding portion and the filter can be configured. In this case, outside air is introduced from the auxiliary gas introduction hole through the filter into the casing through the gas introduction hole. That is, the filter can be reliably held by the inner and outer filter holding portions, and the filter can be easily assembled to the filter holding portion. For example, when the filter is formed in a cylindrical shape, the filter holding unit is inserted into the filter holding unit, and the holding filter holding unit is further fitted from the outside, and the filter holding unit is not interfered with the gas introduction hole and the auxiliary gas introduction hole. What is necessary is just to form the holding | maintenance part coupling | bond part which couple | bonds an auxiliary filter holding | maintenance part.
[0120]
The protective cover is in a state where a gas retention space is formed between the protective cover and the filter at a position corresponding to the gas introduction hole, and both side portions sandwiching the gas introduction hole in the axial direction are connected to the outer surface of the filter holding portion. In addition, it is possible to provide an external communication portion that communicates the gas retention space with the outside and introduces the outside air into the gas retention space. As a result, the outside air as the reference gas is guided to the inside of the protective cover from the external communication portion, and the guided outside air can smoothly flow through the filter due to the formation of the gas retention space. Despite being provided, it can be guided to the outside air (reference gas) casing without any trouble.
[0121]
In this case, the cover joint portion can be formed in an annular shape along the circumferential direction of the protective cover, and the external communication portion is formed as a passage across the annular cover joint portion between the protective cover and the filter holding portion. Can be formed. That is, it becomes more difficult for water droplets or the like to enter the inside of the cover member due to the annular cover joining portion, and the outside air can be introduced into the cover member without any trouble by forming a passage-like external communication portion across the inside. Can do.
[0122]
Such a structure can be realized relatively easily as follows. That is, a plurality of groove portions having a predetermined length as external communication portions extending in the axial direction of the filter holding portion are formed at predetermined intervals along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the filter holding portion on the front side of the gas introduction hole. In addition, the cover joint portion is formed by caulking the protective cover toward the filter holding portion so as to cross each groove portion and to leave a gap between the protective cover and the filter holding portion at the bottom of the groove portion. The annular caulking portion is formed. Thereby, outside air will be guide | induced to a gas retention part through a groove part from the front side opening part of the clearance gap formed between this protective cover and a filter holding | maintenance part. In this case, the caulking pressure and the depth of the groove may be adjusted to such an extent that the gap can be secured at the bottom of the groove.
[0123]
The front end edge of the protective cover can be extended to the front side by a predetermined length from the end of each groove. Thereby, when the oxygen sensor is splashed with water or the like, the probability of water droplets or the like entering the inside of the protective cover can be further reduced.
[0124]
Next, the filter holding portion is formed by a stepped portion formed in its own axially intermediate portion, and the second portion is formed by setting the front side in the axial direction as the first portion and the second side as the second portion with respect to the stepped portion. It can be formed to have a smaller diameter than the first part. In this case, the gas introduction hole is formed in the wall portion of the second portion. According to this, for example, when the filter and the filter holding part are sequentially extrapolated from the upper side with the filter holding part standing so that the second part is on the upper side, the filter and the filter holding part are attached to the stepped part. Since it can be stopped by hitting, the assembly of the gas introduction structure is facilitated. In this case, the inner diameter of the auxiliary filter holding part needs to be set smaller than the outer diameter of the first part.
[0125]
In the above structure, the groove portion can be formed on the outer peripheral surface of the first portion. Further, the protective cover is fixed to the first portion by an annular caulking portion at the front end portion thereof, and is fixed to the outer peripheral surface of the end portion of the second portion by another caulking portion at the rear end portion. Thereby, it becomes easy to form a gas retention space between the protective cover and the small-diameter second portion of the filter holding portion.
[0126]
Further, the oxygen sensor of the present invention can be provided with a ceramic separator in which a plurality of lead wire insertion holes through which lead wires from the oxygen detection elements are inserted are formed in the axial direction. The ceramic separator can be formed with a flange-like separator-side support that protrudes from the outer peripheral surface at the axially intermediate position. The ceramic separator is in a state where the portion located on the front side of the separator-side support portion is inserted inside the rear end portion of the casing, and the separator-side support portion is directly or indirectly through the other member with respect to the rear end surface of the casing. It arrange | positions so that it may contact | abut. And the cyclic | annular crimp part as a cover junction part can be formed in the position corresponding to the outer peripheral surface of a flange-shaped separator side support part. Thereby, since the compressive force at the time of caulking part formation can be received by the outer peripheral surface of a flange-shaped separator side support part, caulking part can be formed reliably.
[0127]
Invention (B)
The oxygen sensor according to the present invention is configured as follows. That is, the oxygen sensor includes an axial oxygen sensing element, a cylindrical casing that houses the oxygen sensing element, and a gas introduction structure. The gas introduction structure portion has a cylindrical shape provided substantially coaxially on the rear side of the casing, and the inside communicates with the inside of the casing, and a filter holding member having one or more gas introduction holes formed in the wall portion. And a filter arranged to block the gas introduction hole on the outside of the filter holding portion, which prevents permeation of liquid and allows gas permeation, and is formed in a cylindrical shape disposed on the outside of the filter. One or a plurality of auxiliary gas introduction holes are formed in the part, and an auxiliary filter holding part that holds the filter while being sandwiched between the filter holding part and a gas introduction hole through the filter from the auxiliary gas introduction hole It plays a role of introducing outside air into the casing. The filter is in close contact with the inner surface of the auxiliary filter holding portion at least around the auxiliary gas introduction hole, and between the outer surface of the filter holding portion and the filter, at least a predetermined amount around the gas introduction hole. A gap is formed.
[0128]
In the oxygen sensor configured as described above, the outside air that has passed through the filter has an annular gap formed inside, so that the flow resistance is reduced and smoothly introduced into the casing through the gas introduction hole. it can. On the other hand, since the outer surface of the filter is in close contact with the inner surface of the auxiliary filter holding part, accumulation of dust, oil or water droplets is less likely to occur between the filter and the auxiliary filter holding part from the auxiliary gas introduction hole. A decrease in oil repellency or water repellency on the outer surface side is prevented or suppressed, and good air permeability is always secured. Further, since the accumulation of oil is less likely to occur, the vapor of the oil that has volatilized at a high temperature is prevented from entering the sensor through the filter. Thereby, even when the reference gas temperature becomes high, for example, the sensor output is hardly lowered.
[0129]
In the auxiliary filter holding part, filter caulking parts that couple the auxiliary filter holding part to the filter holding part via a filter can be formed on both axial sides of the auxiliary gas introduction hole. A portion of the auxiliary filter holding portion located between the filter caulking portions can be formed in a convex shape by squeezing outward together with the filter, and an auxiliary gas introduction hole can be formed at the top of the convex portion. And the top part of the convex part can be flattened at least around the auxiliary gas introduction hole, and the inner surface of the filter holding part can be brought into close contact with the filter in the flattened part. That is, when the filter caulking portion is formed on both sides of the auxiliary gas introduction hole, the auxiliary filter holding portion is a convex portion with the portion between the caulking portions facing outward as described above. By flattening the top of the part, a close contact structure between the auxiliary filter support part and the filter can be easily realized. An example of a method of forming the flattened portion in the auxiliary filter holding portion is a method of forming the filter caulking portion while restricting the bulge of the convex portion at the top using a flattening member.
[0130]
In this case, in the portion sandwiched between the caulking portions, the auxiliary filter holding portion and the filter squeeze outside more than the corresponding portions of the filter holding portion, and the auxiliary filter holding portion is interposed between the filter holding portion and the filter. The gap can be formed based on the difference in the amount of stagnation between the filter portion and the filter holding portion. That is, the auxiliary filter holding portion is relatively greatly compressed and deformed by caulking, and the amount of stagnation at the convex portion is increased. However, the amount of stagnation is small because the inner filter holding portion is not compressed so much. On the other hand, since the filter is flexible, the filter follows the auxiliary filter holding portion and squeezes outward. As a result, a gap can be easily formed between the filter holding unit and the filter based on the difference in the amount of stagnation between the filter holding unit and the auxiliary filter holding unit.
[0131]
A plurality of gas introduction holes and auxiliary gas introduction holes can be formed at predetermined intervals along the circumferential direction with respect to the filter holding portion and the auxiliary filter holding portion, respectively, in a positional relationship corresponding to each other in the axial intermediate portion. Thereby, external air can be introduced into the casing from the gas introduction structure side without any bias. Further, for example, a cylindrical filter is disposed outside the filter holding portion so as to surround the filter holding portion, and the auxiliary filter holding portion serves as a holding portion coupling portion, and the auxiliary filter holding portion serves as a filter holding portion with the filter interposed therebetween. By caulking in the direction, an annular filter caulking portion can be formed along the circumferential direction. Specifically, the annular caulking portions can be formed on both sides of the row of gas introduction holes and auxiliary gas introduction holes in the axial direction. In this case, in each caulking part, the edge of the filter is sandwiched between the auxiliary filter holding part and the filter holding part, thereby bypassing the edge of the filter from the auxiliary gas introducing hole and the gas introducing hole of the filter holding part. It is difficult to form a path leading to the water, and the possibility that water or the like leaks into the inside of the filter holding portion and thus inside the casing through the passage is reduced. In this case, the convex portion is formed in an annular shape between the caulking portions, and the top portion of the convex portion is flattened in an annular shape, and a plurality of auxiliary gas introduction holes are formed in the flattened portion. .
[0132]
The filter holding portion may be formed with a concave portion that is recessed inward at least around the gas introduction hole, and a gap may be formed between the concave portion and the filter. In this case, the concave portion may be formed in a dimple shape in which the peripheral portion of the gas introduction hole is recessed, or may be formed in an annular shape along the arrangement direction of the gas introduction holes.
[0133]
Invention (C)
The oxygen sensor according to the present invention is configured as follows. That is, the oxygen sensor is provided coaxially with the oxygen sensing element having an axial shape, a cylindrical casing for housing the oxygen sensing element so that the inside communicates with the casing, And a cover member connected from the rear side in the axial direction. The cover member is disposed on the front side in the axial direction so as to overlap the casing from the outside. And, in the overlapping portion, the cover member is caulked toward the casing, so that a main caulking portion formed in an annular shape in the circumferential direction thereof, and the cover member and the casing in the annular main caulking portion And a rotation preventing portion that prevents relative rotation about their axes.
[0134]
According to the above configuration, in the main caulking portion, since the contact surface between the casing and the cover member is a cylindrical surface, it is excellent in airtightness, and it is ensured that water or the like leaks into the casing from between them. Be blocked. Further, by forming the rotation preventing portion together with the main caulking portion, even if a torsional force around the axis acts between the casing and the cover member, relative rotation is unlikely to occur between the two, and consequently The airtightness in the main caulking portion can be further ensured.
[0135]
If the rotation preventing portion is an auxiliary caulking portion formed by caulking the cover member toward the casing on at least one side of the main caulking portion in the axial direction of the cover member, the formation of the rotation preventing portion can be easily prevented. Excellent effect. Specifically, the auxiliary caulking portion can be formed in an annular shape adjacent to the main caulking portion at a predetermined interval in the axial direction of the cover member and along the circumferential direction of the cover member. The rotation preventing effect is further enhanced by forming the annular auxiliary staking part adjacent to the main staking part. In this case, more specifically, the axial cross-sectional shape of the auxiliary caulking portion can be a polygonal shape. If it carries out like this, the contact surface of a casing and a cover member will become a rectangular tube shape, and it will become difficult to produce the relative rotation between a casing and a cover member when a torsional force acts.
[0136]
Note that the auxiliary caulking portion is preferably formed closer to the oxygen sensing element than the main caulking portion. That is, since the tip side of the oxygen sensor is often exposed to a high temperature, it can be said that the above-described arrangement relationship in which the main caulking portion where priority is given to airtightness is far from such a heat source is more desirable.
[0137]
The main caulking portion and the auxiliary caulking portion each include a plurality of caulking punches for compressing the cover member from the outer side in the circumferential direction, and two sets of the caulking portions arranged in a positional relationship separated by a predetermined distance in the axial direction of the cover member. They can be formed in a lump using a caulking punch unit. According to this method, the main caulking portion and the auxiliary caulking portion are simultaneously formed by a single caulking step, so that not only is efficient, but the following effects are also achieved. That is, the compression by the caulking punch causes the cover member to be pressed and pressed into the casing locally while forming the caulking portion, but the cover member is wrinkled due to the biting deformation around the press contact portion. A part or a raised part is easily formed. Here, when the main caulking portion and the auxiliary caulking portion are formed sequentially, the influence of the wrinkle portion or the floating portion due to the caulking portion to be formed later is affected by the caulking portion formed earlier, and the airtightness is impaired. Prone to occur. However, if both the caulking portions are formed at the same time as described above, the influence of the wrinkling portion or the floating portion can be pooled in the area between the caulking portions, so that sufficient caulking can be achieved in any caulking portion. Sex, that is, airtightness can be secured.
[0138]
In the configuration of the oxygen sensor, the cover member is provided substantially coaxially as a cylindrical body independent of the casing, and while allowing the lead wire from the oxygen detection element to extend rearward outside itself, The filter assembly of the present invention can be connected to the casing from the rear side.
[0139]
Invention (D)
The oxygen sensor according to the present invention is configured as follows. That is, the oxygen sensor includes an axial oxygen sensing element, a cylindrical casing that houses the oxygen sensing element, and a gas introduction structure. The gas introduction structure has a cylindrical shape provided substantially coaxially on the rear side of the casing, the inside communicates with the inside of the casing, and one or a plurality of gas introduction holes are formed in the wall. And a filter that is disposed outside the filter holding portion so as to block the gas introduction hole, blocks liquid permeation and allows gas permeation, and is formed in a cylindrical shape disposed outside the filter. 1 to a plurality of auxiliary gas introduction holes, and an auxiliary filter holding part for holding the filter sandwiched between the filter holding part and the filter from the auxiliary gas introduction hole through the filter. Outside air is introduced into the casing. The filter holding portion has a stepped portion formed in its own axially intermediate portion, and the second portion is the second portion with the axially forward side being the first portion and the axially rear side being the second portion with respect to the stepped portion. It is comprised so that a diameter may be smaller than a 1st part, and a gas introduction hole is formed in the wall part of the 2nd part. The auxiliary filter holding part is arranged so as to straddle the first part and the second part of the filter holding part. And, at a position corresponding to the second part, a main coupling part that couples the filter holding part and the auxiliary filter holding part with the filter part interposed therebetween, and a filter holding part and an auxiliary filter holding part at a position corresponding to the first part. An auxiliary coupling portion that couples the portions to each other is formed.
[0140]
In the oxygen sensor having the above-described configuration, the filter holding part is composed of at least two parts of the first part and the second part having different diameters adjacent to each other via the stepped part, and the auxiliary filter holding part has a cylindrical shape extending over the two parts. In addition to forming the main coupling portion in the second portion, and forming the auxiliary coupling portion in the first portion, a twist around the axis between the auxiliary filter holding portion and the filter holding portion. Even if a tensile force is applied, relative rotation is unlikely to occur between the auxiliary filter holding portion and the filter holding portion. As a result, the seal of the filter held between the two is not easily broken, and it is difficult for water droplets or the like to enter the casing.
[0141]
In the above configuration, the filter can be disposed so as to surround only the second portion of the filter holding portion in the circumferential direction. In this case, the main coupling portion is an annular main caulking portion formed along the circumferential direction of the second portion by caulking the auxiliary filter holding portion toward the second portion of the filter holding portion with the filter interposed therebetween. It can be. The auxiliary coupling portion may be an annular auxiliary caulking portion formed along the circumferential direction of the first portion by directly caulking the auxiliary filter holding portion toward the first portion of the filter holding portion. it can. According to this configuration, the main coupling portion and the auxiliary coupling portion can be easily formed by caulking, and the sealing performance of the filter between the auxiliary filter holding portion and the filter holding portion can be secured well. Further, in the auxiliary caulking portion, no filter is interposed between the auxiliary filter holding portion and the filter holding portion, and both are directly caulked, so that the strength against twisting is further increased.
[0142]
In addition, a plurality of gas introduction holes and auxiliary gas introduction holes may be formed at predetermined intervals along the circumferential direction in a positional relationship corresponding to each other in the axial intermediate portion with respect to the filter holding portion and the auxiliary filter holding portion, respectively. The main caulking portion can include two caulking portions formed on both sides of a row of gas introduction holes or auxiliary gas introduction holes. According to this configuration, outside air can be introduced into the casing without any bias in the gas introduction structure. Further, the two main caulking portions ensure better sealing performance of the filter.
[0143]
Invention (E)
The oxygen sensor according to the present invention is configured as follows.
(1) An axial oxygen sensing element.
(2) A cylindrical casing that houses the oxygen sensing element.
(3) Ceramic separator: It is provided coaxially with respect to the casing, and is supported directly or indirectly through another member at the casing side support portion formed at the rear end portion of the casing. A plurality of lead wire insertion holes through which the lead wires are inserted are formed penetrating in the axial direction.
(4) Cover member: It is arranged coaxially with the casing, and is connected to the casing from the rear side while covering the ceramic separator from the outer side while allowing each lead wire to extend to the rear outer side.
(5) Metal elastic member: disposed in a compressed state between at least one of the cover member and the ceramic separator and between the casing side support portion and the ceramic separator, and between the cover member and the casing side support portion, A holding pressure holding force against the ceramic separator is generated.
[0144]
In the above configuration, the metal elastic member prevents moderate rattling by generating an appropriate retentive pressure holding force against the ceramic separator between the cover member and the casing, and makes the fixing and holding more reliable, When the oxygen sensor is assembled, it suppresses an excessive soot pressure from acting on the separator-side support portion of the ceramic separator due to its own elastic deformation, thereby preventing the ceramic separator from cracking or chipping. The metal elastic member is excellent in heat resistance because its constituent material is metal, and can maintain the effect of preventing the rattling of the ceramic separator satisfactorily for a long time even under severe use environment at high temperature.
[0145]
The separator-side support portion can be formed on the ceramic separator so as to protrude from the outer peripheral surface thereof. For example, the separator-side support portion can be formed in a flange shape along the circumferential direction of the ceramic separator. Further, the metal elastic member is extrapolated to the ceramic separator and is disposed in a compressed state between at least one of the cover member and the separator side support portion and between the casing side support portion and the separator side support portion. It can be a washer. By using the metal elastic member as such a spring washer, its assembly with respect to the ceramic separator can be performed very easily, and sufficient elastic force can be secured. Specifically, as the spring washer, a wave washer, that is, a washer in which an axial wave waviness is formed in the ring circumferential direction can be used. Thereby, a relatively uniform soot pressure can be generated around the axis of the ceramic separator, and the ceramic separator can be supported more stably.
[0146]
Next, the separator-side support portion can be formed at an intermediate position in the axial direction of the ceramic separator. In this case, the ceramic separator accommodates the front side part in the rear end part inside the casing in the axial direction, and uses the opening end surface part of the casing as the casing side support part, and the separator side support part directly or via another member. And the rear side portion can be arranged in a state of protruding outward from the casing. Further, the cover member shall cover the protruding portion of the ceramic separator from the outside, and at the intermediate position in the axial direction of the inner peripheral surface thereof directly or other member with respect to the separator-side support portion from the side opposite to the opening end surface portion of the casing It is possible to form a cover-side support portion that abuts indirectly through the cover. And a spring washer can be arrange | positioned between at least one of a cover side support part and the end surface of a casing, and a separator side support part. In this configuration, the separator-side support portion is formed at an intermediate position in the axial direction of the ceramic separator, the front portion of the ceramic separator is accommodated in the casing, and the rear portion is accommodated in the cover member. Thus, the ceramic separator can be held more stably.
[0147]
Further, the cover member has a stepped portion formed in its own axially intermediate portion, and the second portion is the first portion with respect to the stepped portion. It can be formed to have a smaller diameter. And the spring washer can be arrange | positioned between this cover side support part and a separator side support part by making the stepped part into a cover side support part. That is, when assembling the oxygen sensor having the above-described configuration, the efficiency is improved by inserting the ceramic separator from the opening on the upper side with the cylindrical casing standing and further covering the cover member from the upper side. In this case, if the spring washer is arranged as described above, the spring washer can be easily and reliably extrapolated with respect to the ceramic separator inserted in the casing, and the sensor can be assembled more efficiently. . Moreover, by making the cover member have a stepped structure as described above, the spring washer can be reliably pressed between the stepped portion and the separator-side support portion.
[0148]
In the configuration of the oxygen sensor, the cover member is provided substantially coaxially as a cylindrical body independent of the casing, and while allowing the lead wire from the oxygen detection element to extend rearward outside itself, The filter assembly of the present invention can be connected to the casing from the rear side by a coupling portion.
[0149]
Invention (F)
An oxygen sensor according to the present invention includes a shaft-shaped oxygen sensing element, a cylindrical casing that accommodates the oxygen sensing element, a casing-side support formed coaxially with the casing and formed at the rear end of the casing And a ceramic separator formed by penetrating in the axial direction a plurality of lead wire insertion holes through which the lead wires from the oxygen sensing element are inserted. The casing-side support portion is a buffer support portion that is more easily elastically deformed than the main body portion of the casing in the axial direction of the casing, and presses the ceramic separator relative to the buffer support portion in the axial direction. Thus, there is provided a separator fixing means for fixing the ceramic separator to the casing in a state where the buffer support portion is compressed and deformed in the pressing direction.
[0150]
In the above-described configuration, the buffer support portion prevents moderate rattling by generating an appropriate pressure holding force against the ceramic separator between the separator fixing means and the casing, and makes the fixing and holding more reliable. When the oxygen sensor is assembled or the like, the elastic deformation of the oxygen sensor itself prevents an excessive soot pressure from acting on the separator-side support portion of the ceramic separator, thereby preventing the ceramic separator from cracking or chipping. And since this buffer support part is comprised integrally with this casing as a casing side support part, it becomes unnecessary to provide a rubber ring etc. as another member like the conventional oxygen sensor. As a result, the number of parts is reduced, the sensor assembly process is simplified, and as a result, the manufacturing efficiency of the sensor can be improved.
[0151]
In the said structure, a casing can be comprised with a metal and a buffer support part can be comprised with the metal material of the same material as this casing, or a different material. According to this, since the constituent material of the buffer support portion is a metal, it has excellent heat resistance, and the anti-rattle effect of the ceramic separator can be favorably maintained over a long period of time even under a severe use environment.
[0152]
Specifically, the buffer support portion can be a spring portion integrated with the main body portion. By integrating the spring part with the main body part, the buffer support part can be reliably elastically deformed. As a result, a necessary and sufficient retentive pressure holding force for the ceramic separator is generated between the separator fixing means and the casing. The separator can be fixed more reliably.
[0153]
In this case, the spring portion can be formed by bending the opening edge of the casing one or more times in the radial direction of the cross section. According to this, a spring part can be easily formed in the opening edge part of a casing by press work etc. More specifically, the spring part is formed with a thin part at the opening edge of the casing, and the thin part is bent inward once in the radial direction of the cross section, and the distal end side of the bent thin part is further It can be formed by bending outward once. By forming the thin-walled portion, the bending process for forming the spring part is easier to perform, and the spring member can be more easily formed by performing the bending process twice.
[0154]
Moreover, you may comprise a buffer support part so that it may become a part whose hardness is lower than the main-body part of a casing. That is, by making the hardness of the buffer support portion lower than the hardness of the main body portion, the buffer support portion is compressed and deformed relative to the main body portion, and can function in the same manner as the spring portion. Such a buffer support part can be comprised, for example with a different material whose hardness is lower than a main-body part. In this case, the dissimilar material portion can be joined to the main body portion by welding or brazing. Moreover, the method of forming by carrying out the local softening heat processing by electricity heating etc. with respect to the part of the casing which should form a buffer support part is also possible. In this case, the buffer support portion is integrally formed of the same material as the main body portion.
[0155]
Further, when the Vickers hardness of the buffer support portion is Hvs and the Vickers hardness of the main body portion is Hvh, Hvh is preferably 320 or more. If Hvh is less than 320, the casing strength may be insufficient, and the durability of the oxygen sensor may not be ensured. Hvh is more preferably 360 or more. The hardness of the buffer support portion is preferably adjusted so that Hvh−Hvs is 60 or more. If Hvh-Hvs is less than 60, the amount of relative deformation of the buffer support portion relative to the main body portion may be insufficient, and the desired effect may not be sufficiently achieved. Hvh−Hvs is more preferably adjusted to 80 or more.
[0156]
The separator-side support portion can be formed on the ceramic separator so as to protrude from the outer peripheral surface thereof. For example, the separator-side support portion can be formed in a flange shape along the circumferential direction of the ceramic separator. And it can be set as the structure which forms the buffer support part as a casing side support part in the opening end surface part of a casing, and makes a separator side support part contact | abut this. As a result, the ceramic separator can be assembled very simply simply by being inserted into the casing through the opening.
[0157]
In the configuration of the above oxygen sensor, it is arranged coaxially with the casing, and is connected to the casing from the rear side while covering the ceramic separator from the outside while allowing each lead wire to extend to the rear outer side. A cover member can be provided. In this case, a cover-side support portion that abuts against the separator-side support portion from the side opposite to the buffer support portion can be formed at an axially intermediate position on the inner peripheral surface of the cover member. As a result, the cover member is joined to the casing in a state where the buffer support portion is compressed and deformed, thereby forming the separator fixing means. By providing such a cover member, the ceramic separator can be held and fixed more stably and reliably.
[0158]
The cover member is provided substantially coaxially as a cylindrical body independent of the casing, and allows the lead wire from the oxygen sensing element to extend outwardly from the rear side of the casing, while rearward of the casing. The filter assembly of the present invention can be connected to the filter assembly of the present invention.
[0159]
Invention (G)
The oxygen sensor according to the present invention is configured as follows. That is, the oxygen sensor includes an axial oxygen sensing element, a cylindrical casing that accommodates the oxygen sensing element, and a plurality of lead wires from the oxygen sensing element that are inserted into the casing. A ceramic separator in which a lead wire insertion hole is formed penetrating in the axial direction, and another cylindrical body that is coaxially integrated with the rear opening of the casing or the rear side of the casing and communicates with the casing. And has a seal-side lead wire insertion hole for inserting each lead wire, and between the outer surface of the lead wire and the inner surface of the casing or another cylindrical body. And an elastic seal member for sealing. The axial rear end surface of the ceramic separator is in close contact with the axial front end surface of the elastic seal member, and the ceramic separator is formed with an air communication portion penetrating the ceramic separator in the axial direction. The air communication portion is formed at a position where the opening on the side close to the elastic seal member in the axial direction is not shielded by the elastic seal member.
[0160]
In the configuration of the oxygen sensor, the opening close to the elastic seal member of the air communication portion is not shielded by the elastic seal member, so that the ceramic separator is disposed in spite of the elastic seal member being closely attached to the ceramic separator. Ventilation in the air communication portion is not hindered.
[0161]
Specifically, the ceramic separator can be formed with an axial ventilation through hole separately from the separator-side lead wire insertion hole, and one end of the ceramic separator is communicated with the ventilation through hole on the rear end surface, and the other end side is ceramic. An air permeable groove that opens to the outer peripheral surface of the separator can be formed. In this case, these air-permeable through holes and air-groove grooves form an air-communication portion. According to this configuration, since the opening on the other end side of the ventilation groove is opened to the outer peripheral surface of the ceramic separator, it is not shielded by the elastic seal member, and the gas flow in the ventilation groove and the subsequent ventilation through hole is prevented. It can be certain. In addition, a transverse through hole in which one end is open to the outer peripheral surface of the ceramic separator and the other end communicates with the air-permeable through hole in a direction intersecting with the axial direction in the intermediate portion of the ceramic separator in the axial direction. Good. However, when the ceramic separator is manufactured by powder molding and firing, it is much easier to manufacture the powder molded body and the manufacturing efficiency is higher when the air passage groove is formed on the end face of the ceramic separator as described above. There are advantages.
[0162]
More specifically, the oxygen sensor can be configured as follows. That is, a filter holding portion having a cylindrical shape provided substantially coaxially on the rear side of the casing, the inside communicating with the inside of the casing, and one or more gas introduction holes formed in the wall portion, and the filter It is arranged to close the gas introduction hole of the holding part, and it has a gas introduction structure part having a filter that prevents the permeation of liquid and allows the permeation of gas, and introduces outside air into the casing through the filter and the gas introduction hole A gas introduction structure (corresponding to the other cylindrical body) is provided. The ceramic separator is arranged such that the rear side in the axial direction of the oxygen sensing element enters the inside of the filter holding portion, and the front side also enters the inside of the casing, and a plurality of leads through which each lead wire from the oxygen sensing element is inserted. It is assumed that the line insertion hole is formed so as to penetrate in the axial direction. The elastic seal member is elastically fitted inside the rear opening of the filter holding portion, and has a seal-side lead wire insertion hole for inserting each lead wire, and the lead wire outer surface and the filter holding portion. Seal between the inner surface. The rear end surface of the ceramic separator is positioned rearward of the gas introduction hole in the axial direction, and is in close contact with the front end surface of the elastic seal member in the axial direction. A gap is formed between them, and the gas from the gas introduction hole is supplied into the gap. The ceramic separator is formed with the air communication portion for guiding the gas introduced into the gap into the casing.
[0163]
According to this configuration, the gas introduction structure is configured by using a filter that prevents the liquid from permeating and allows the gas to permeate. The outside air can be sufficiently introduced into the casing. In this case, by setting the rear end surface position of the ceramic separator behind the gas introduction hole, even if water droplets or the like enter the gas introduction structure portion from the gas introduction hole, the ceramic separator prevents the path of the water droplet. Because of the shape, the water droplets or the like are less likely to flow into the casing. On the other hand, the reference gas flowing from the gas introduction hole can be introduced into the casing without any trouble through the ventilation groove and the ventilation hole.
[0164]
Next, the oxygen sensing element can be formed in a hollow shaft shape with a closed tip, and a shaft-shaped heating element for heating the oxygen sensing element can be disposed in the hollow portion. In this case, the ceramic separator has four separator-side lead wire insertion holes through which lead wires from the oxygen sensing element and the heating element are inserted, each center being on a virtual circumferential path (separator-side pitch circle). It can be formed so as to be arranged in a position. Further, the air-passing through hole can be formed in a region surrounded by the four separator-side lead wire insertion holes in the central portion of the ceramic separator. Further, the air-groove groove portion can be formed in a cross shape at a position where it does not interfere with the four separator-side lead wire insertion holes on the rear end surface of the ceramic separator. As a result, the limited volume of the ceramic separator is effectively utilized, and the insertion hole of each lead wire from the oxygen sensing element and the heating element, the air passage through portion and the air passage groove portion can be efficiently and sufficiently sized. It can be arranged and formed.
[0165]
On the other hand, the oxygen sensor of the present invention can be configured as follows. In other words, the ceramic separator is formed with a flange-shaped separator-side support portion that protrudes from the outer peripheral surface at an axially intermediate position. The ceramic separator has a portion positioned axially forward of the separator-side support portion inserted inside the rear end portion of the casing, and the separator-side support portion is directly or against the rear end surface of the casing. It arrange | positions in the state which contact | abutted indirectly through and protruded the axial direction back side part outside the casing. Moreover, the protrusion part from the said casing of a ceramic separator is covered with the cover member as another above-mentioned cylindrical body from the outside. Then, one or a plurality of air-permeable through portions are formed so as to penetrate the flange portion of the ceramic separator in the axial direction. Since this structure can secure a gas flow path using the flange portion, it is effective, for example, when there is no room for forming a ventilation through portion in the main body portion of the ceramic separator. Further, if an air-permeable through portion is formed in the main body portion of the ceramic separator and further an air-permeable through portion is formed in the flange portion, gas can be circulated more smoothly.
[0166]
Specifically, the ventilation through portion can be a plurality of grooves or notches formed at a predetermined angular interval with respect to the outer peripheral surface of the flange portion. According to this, gas can be circulated without deviation in the circumferential direction of the flange portion, and the formation of a powder compact before firing is easy, and the production efficiency is high.
[0167]
In the configuration of the oxygen sensor, the cover member is provided substantially coaxially as a cylindrical body independent of the casing, and while allowing the lead wire from the oxygen detection element to extend rearward outside itself, The filter assembly of the present invention can be connected to the casing from the rear side.
[0168]
Invention (H)
The oxygen sensor according to the present invention is configured as follows. That is, the oxygen sensor includes an axial oxygen sensing element, a cylindrical casing that houses the oxygen sensing element, and a gas introduction structure that introduces outside air into the casing. The gas introduction structure has a cylindrical shape provided substantially coaxially on the rear side of the casing, the inside communicates with the inside of the casing, and one or a plurality of gas introduction holes are formed in the wall. And a filter that is arranged so as to block the gas introduction hole of the filter holding portion, blocks the permeation of liquid and allows the permeation of gas, and introduces outside air into the casing through the filter and the gas introduction hole. Also, a plurality of lead wires are inserted so that the rear side in the axial direction of the oxygen sensing element enters the inside of the filter holding part and the front side also enters the inside of the casing, and each lead wire from the oxygen sensing element is inserted respectively. A ceramic separator formed with a hole penetrating in the axial direction, and a seal-side lead wire insertion hole that is elastically fitted inside the rear opening of the filter holding portion and through which each lead wire is inserted. In addition, an elastic seal member that seals between the outer surface of the lead wires and the inner surface of the filter holding portion is provided. Further, the rear end surface of the ceramic separator is positioned rearward of the gas introduction hole in the axial direction, and a predetermined amount of gap is formed at least at the lead wire insertion position between the elastic seal member and the ceramic separator. The
[0169]
According to the above configuration, since a predetermined amount of gap is formed between the elastic seal member and the ceramic separator, for example, even when there is a difference in the pitch circle diameter of the lead wire insertion hole between the two, the difference in diameter is Absorbed by the gap, the lead wire is unlikely to be strongly bent, and as a result, the lead wire is not easily damaged or disconnected during sensor assembly. In addition, by configuring the gas introduction structure using a filter that blocks liquid permeation and allows gas permeation, it is possible to prevent water droplets or the like from entering the casing, while outside air as a reference gas is contained in the casing. Can be fully introduced. And since the ceramic separator is disposed in the filter holding part so that the rear end face is located on the rear side of the gas introduction hole, even when a strong impact is applied to the gas introduction structure part from the outside, the ceramic separator Since the separator plays a role of receiving the impact, the filter holding portion is not greatly deformed, and the problem that the sealing performance of the filter is impaired is less likely to occur. Furthermore, by setting the position of the rear end surface of the ceramic separator behind the gas introduction hole, even if a water droplet or the like enters the gas introduction structure portion from the gas introduction hole, the ceramic separator obstructs the course of the water droplet. Therefore, the water droplets or the like are less likely to flow into the casing. The reference gas flowing in from the gas introduction hole can be introduced into the casing without any trouble through the ventilation groove and the ventilation through hole.
[0170]
In the above configuration, the ceramic separator can be formed with an air communication portion for guiding gas from the gap side to the inside of the casing in the axial direction, separately from the separator-side lead wire insertion hole. As a result, the outside air as the reference gas introduced through the filter is smoothly guided into the casing from the rear end surface side of the ceramic separator through the air communication portion, so that a more stable output of oxygen sen can be obtained. It becomes possible.
[0171]
Next, the oxygen detection element can be formed in a hollow shaft shape with a closed tip, and a shaft-shaped heating element for heating the oxygen detection element can be disposed in the hollow portion. In this case, the ceramic separator has three or more separator-side lead wire insertion holes for inserting lead wires from the oxygen sensing element and the heating element, each of which has a virtual circumferential path (separator-side pitch circle). The elastic seal member can be formed so as to be arranged on the upper side, and three or more seal-side lead wire insertion holes for inserting lead wires from the oxygen sensing element and the heating element are provided, Each can be formed such that its center is arranged on a virtual circumferential path (seal-side pitch circle). The separator-side pitch circle and the seal-side pitch circle can be set so that one of them has a larger diameter than the other.
[0172]
Next, the front end face of the elastic seal member can be formed with a gap defining protrusion that regulates the size of the gap by abutting the front end with the rear end face of the ceramic separator. According to this configuration, since the elastic seal member contacts the ceramic separator at the gap defining protrusion, the ceramic separator can be more stably fixed. In addition, since the gap amount to be formed is automatically determined according to the height of the gap defining protrusion, troublesome gap adjustment is unnecessary, and there is no fear that the gap amount will change after the elastic seal member is assembled.
[0173]
The gap defining protrusion can be formed in a region located on the inner side of the seal-side lead wire insertion hole arranged on the seal-side pitch circle on the front end surface of the elastic seal member. In this configuration, since the gap defining protrusion is formed at substantially the center of the front end surface of the elastic seal member, a stable contact state with the ceramic separator can be realized, and as a result, the axial displacement of the elastic seal member can be reduced. Inclination is not likely to occur. In this case, if the diameter of the separator-side pitch circle is larger than the diameter of the seal-side pitch circle, the contact area of the gap defining protrusion with respect to the rear end surface of the ceramic separator is surrounded by the separator-side lead wire insertion hole. It can be easily secured in a different position.
[0174]
On the other hand, a flange portion projecting outward from the outer peripheral surface is formed at the rear edge of the elastic seal member, and the elastic seal member is brought into contact with the rear end surface of the filter holding portion at the flange portion. The position of the front end face of the filter holding part, that is, the gap amount may be defined. In this configuration, since the gap forming protrusion is not formed on the elastic seal member, for example, the separator-side pitch circle has a small diameter, and there is sufficient space for contacting the gap forming protrusion in the region surrounded by the separator-side lead wire insertion hole. Effective when it cannot be secured.
[0175]
Invention (I)
The oxygen sensor according to the present invention is configured as follows. That is, the oxygen sensor has a hollow shaft shape with a closed tip, an oxygen sensing element having an electrode layer on the inner and outer surfaces thereof, and the oxygen sensing element disposed in the hollow part of the oxygen sensing element to heat the oxygen sensing element. An axial heating element, and the center axis of the heating element is eccentric in the vicinity of the center axis of the hollow part of the oxygen sensing element in the vicinity of the heating part of the heating element. To do. Here, as a result of such eccentricity (offset), it is desirable that the surface of the heat generating portion of the heating element is in contact with the inner wall surface of the hollow portion of the oxygen detecting element.
[0176]
When the central axis of the heating element is decentered so as to be closer to one side with respect to the central axis of the hollow portion of the oxygen sensing element as described above, the oxygen sensing element is locally heated on the eccentric side, and the oxygen sensing element It is considered that the heating state around the central axis is non-uniform. In addition, the configuration in which the sensing element is heated non-uniformly in this way takes time until the electrical resistance value of the oxygen sensing element becomes sufficiently low as a whole, as compared with conventional common sense, and as a result, the rise time of the sensor is lengthened. There seems to be a lot of inconveniences, such as raising concerns about what to do. However, the present inventors have unexpectedly found that the activation time of the sensor is equivalent to that of the prior art or is shortened by the adoption of the above-mentioned configuration which seems to be undesirable.
[0177]
Then, for example, by adopting the above-mentioned lateral support structure in which the heat generating portion comes into contact with the oxygen detecting element, heat generated in the heat generating portion of the heat generating element is directly conducted from the heat generating portion to the oxygen detecting element based on the contact. At the same time, the radiant heat in the vicinity of the contact point also effectively acts on the oxygen sensing element, so that the temperature of the oxygen sensing element can be raised in a short time, and the sensor activation time is shortened. In addition, if the heat generating portion of the heating element is in contact with the inner wall surface of the hollow portion of the oxygen sensing element from the side, the tip of the heat generating portion is connected to the inner surface of the tip of the oxygen sensing element even if thermal expansion of the heat generating portion or the oxygen sensing element occurs. Compared to the structure applied to, it is less susceptible to thermal expansion. In other words, by adopting such a lateral support structure, it is easy to maintain a good contact state between the heating element and the oxygen sensing element even when the heating element or the oxygen sensing element receives a thermal history.
[0178]
Also, if the heat generating part is applied from the side to the inner wall surface of the hollow part of the oxygen sensing element, the heat transfer efficiency as a whole is higher than the structure applied by the tips due to the effect of direct heat conduction and radiant heat by contact. Become. As described above, the stable contact state between the oxygen sensing element and the heat generating portion of the heating element in the oxygen sensor reduces the variation in the heating state of the oxygen sensing element, which is a characteristic of the oxygen sensor. This leads to an effect of reducing the variation of the.
[0179]
The oxygen sensor is arranged in a cylindrical casing for accommodating the oxygen sensing element and on the rear end side of the oxygen sensing element substantially coaxially therewith, and lead wires from the oxygen sensing element and the heating element are respectively inserted. A plurality of lead wire insertion holes can each be provided with a ceramic separator formed penetrating in the axial direction. The lead wire insertion holes are arranged so as to surround the central axis of the ceramic separator. The ceramic separator has a heating element having one end opened at the front end surface of the ceramic separator, the bottom surface positioned at an intermediate portion in the axial direction of the ceramic separator, and an inner diameter set larger than the outer diameter of the heating element. The end receiving hole is formed in a form in which the central portion of the ceramic separator is cut out so as to overlap each lead wire insertion hole from the inside, and the rear end of the heating element is received in the heating element receiving hole. The
[0180]
When the heating element is arranged eccentrically as described above, the rear end portion is arranged eccentrically with respect to the axis of the ceramic separator. Here, the heating element end accommodating hole for accommodating the rear end portion of the heating element is set to have an inner diameter larger than the outer diameter of the heating element, so that the radial direction of the rear end portion due to the eccentric arrangement of the heating element Movement is allowed within a certain range. That is, when the heating element is arranged eccentrically, there is an advantage that the rear end portion is prevented from interfering with the inner wall surface of the ceramic separator, and the amount of eccentricity can be set relatively freely.
[0181]
Here, in the case where the lead wire insertion holes are formed so that the centers thereof are arranged on a virtual circumferential path (pitch circle), the inner diameter d1 of the heating element end accommodating hole is set to the pitch. It is preferable to set it smaller than the diameter d2 of the circle (that is, d1 <d2). That is, the portion of the ceramic separator located between the adjacent lead wire insertion holes functions as a partition wall that separates the lead wires from each other. It will be cut out from the inside. Here, when d1 ≧ d2, the radial length of the partition wall portion becomes too short, and the lead wire separation effect may be reduced, leading to problems such as a short circuit.
[0182]
Further, the ratio d2 / D between the diameter d2 of the pitch circle C1 of the lead wire insertion hole and the outer diameter D of the end of the heating element is preferably adjusted in the range of 1.7 to 2.8. When d2 / D is less than 1.7, the amount of eccentricity of the heating element cannot be secured sufficiently, and as a result, the lateral contact state of the heating element becomes insufficient, and the effect of shortening the sensor rise time cannot be sufficiently expected. There is. On the other hand, if d2 / D exceeds 2.8, the amount of bending of the lead wire becomes too large, and the lead wire is likely to be damaged. On the other hand, the ratio h / d1 between the depth h and the inner diameter d1 of the heating element end accommodating hole is preferably set to 1.2 or less. For example, when the eccentricity is formed by inclining the heating element 3, when h / d1 exceeds 1.2, the depth h becomes too large with respect to the diameter d1 of the housing hole, and the heating element 3 In some cases, a sufficient amount of tilt, that is, an amount of eccentricity cannot be ensured, and similarly, an effect of shortening the sensor rise time cannot be sufficiently expected.
[0183]
The outer surface of the oxygen sensing element and the inner wall surface of the hollow part have oxygen molecule dissociation reaction for injecting oxygen into the solid electrolyte constituting the oxygen sensing element and oxygen for releasing oxygen from the solid electrolyte. It is possible to provide a porous electrode (for example, a Pt porous electrode) having a reversible catalytic function (oxygen dissociation catalytic function) for the recombination reaction. In this case, even if the oxygen sensing element is locally heated, the following factors can be considered as factors for maintaining the sensor rise time at the same level as in the prior art or on the contrary.
[0184]
That is, in this type of oxygen sensor, for example, a reference gas such as the atmosphere is introduced inside the oxygen sensing element, while a measurement object gas such as exhaust gas is brought into contact with the outside, and the oxygen sensing element is based on a difference in oxygen concentration inside and outside the oxygen sensing element. Thus, the oxygen concentration in the measurement target gas is detected by the concentration cell electromotive force generated in the oxygen sensing element. In this case, in order to generate a sufficient concentration cell electromotive force in the oxygen sensing element formed of the oxygen ion conductive solid electrolyte, in addition to the electric resistance value of the oxygen sensing element being sufficiently small, dissociation or oxygen molecules are not generated. The catalytic activity of the porous electrode for the recombination reaction needs to be sufficiently enhanced. The detection output level of the sensor is determined by the balance between the electric resistance value of the oxygen sensing element and the catalytic activity of the porous electrode.
[0185]
Here, it is presumed that the catalytic activity of a porous electrode made of Pt or the like, for example, tends to increase more rapidly with respect to temperature than the oxygen ion mobility of a solid electrolyte such as a ZrO2 system. When the oxygen sensing element is locally heated by the configuration of the present invention, the decrease in the electrical resistance of the oxygen sensing element due to the activation of the solid electrolyte is caused by the conventional arrangement in which the oxygen sensing element and the heating element are arranged concentrically for non-uniform heating. Although it does not progress as much as the configuration, the locally heated portion is heated to a higher temperature than in the conventional configuration, so that the catalytic activity of the porous electrode is increased in the portion, and the dissociation of oxygen molecules in the gas to be measured occurs. It is estimated that the effect compensates for the solid electrolyte concentration cell electromotive force and thus the detection output level of the sensor, and as a result, the sensor rise time is equal to or shorter than the conventional one. The
[0186]
Next, when the heat generating part of the heating element has a heat generating sparse part with a sparse heat generation distribution in a part of the outer circumferential surface of the outer peripheral surface, the oxygen detection of the heat generating part of the heat generating element in a part other than the heat sparse part The element can be brought into contact with the inner wall surface of the hollow portion. For example, when a heat generation pattern is formed by printing a heat generation resistance pattern on a ceramic green sheet and then rolling it into a core material and firing it, the heat generation pattern becomes sparse on the splicing side. Can be brought into contact with the inner wall surface of the hollow portion of the oxygen sensing element. That is, even when the heat-sparse part is in contact with the inner wall surface of the hollow part, there is a certain heat transfer effect, but it is more effective to contact the part where heat generation is sufficient. Further, since the heat generating portions of the heat generating elements are unevenly distributed in the circumferential direction, the heat generating energy is concentrated in a smaller volume, which is particularly effective in shortening the activation time after the heater energization time.
[0187]
Further, the fact that the heat generating portion of the heat generating element is unevenly distributed at the tip end portion of the heat generating element is also effective in rapidly heating the oxygen detecting element. That is, the heat generating part can be spread over the entire heat generating element, but this makes it easier to disperse the heat energy. For effective heating of the oxygen sensing element, it can be said that it is preferable to make the heat generating portion unevenly distributed at the tip portion of the heat generating element because it generates heat locally. The sensor activation time can be further shortened by the combination of the local heat generation pattern of such a heat generating portion and the above-described lateral placement structure by eccentricity.
[0188]
Further, the heating element is assembled into the oxygen detection element via the terminal fitting, and the heating part of the heating element is pressed against the inner wall surface of the hollow portion of the oxygen detection element by the terminal fitting. As a result, the above-described lateral structure is assured more stably, and the effect of reducing variations in sensor characteristics is further enhanced.
[0189]
As a preferred example of the terminal fitting, at least one heating element gripping part for gripping the heating element and at least one that is formed so as to surround the heating element in the circumferential direction and is in contact with the electrode layer inside the oxygen sensing element. An internal electrode connection portion at a location, and a guide portion that pushes the heating element in a direction perpendicular to the axial direction of the heating element on the opposite side of the heating element gripping portion with the internal electrode connection portion in between can do. Then, the heating element gripping part and the guide part cause the central axis of the heating element to be inclined with respect to the central axis of the hollow part of the oxygen sensing element, so that the heating part of the heating element becomes the inner wall surface of the hollow part (hereinafter referred to as the element inner wall surface). The heating element is fixed. According to this, since the guide portion has a structure that presses the heating element against the inner wall surface of the element, the above-described lateral support structure can be easily realized through such a terminal fitting.
[0190]
When focusing on the stress generated in the heating element, the stress is applied to the heating element on the inner wall surface of the element, the stress acting on the heating element in the guide portion, and the stress acting on the heating element in the heating element gripping part. It is preferable to reduce the elastic force of the guide portion so that the heating element does not break against the bending moment acting on the generated heating element. In other words, the heating element is pressed against the inner wall of the element mainly by the elastic force of the guide portion, and the positive contact form is achieved while appropriately preventing the heating element from being lost by appropriately adjusting the elastic force. The pressing state can be stably maintained.
[0191]
As a specific example for reducing the elastic force of the guide portion in this way, at least one of the guide portion and the internal electrode connection portion, or the internal electrode connection portion and the heating element gripping portion is provided. It is possible to form a connecting portion that connects the gaps in a constricted form. Due to the presence of such a constricted connecting portion, the elastic force of the guide portion is appropriately reduced as a result, which is effective in avoiding the above-described loss of the heating element. In addition, when the heating element is about to be deformed due to thermal stress, it can be expected that the connecting portion moderately elastically deforms (or plastically deforms) and relaxes the effect.
[0192]
Next, the terminal fitting is formed so as to surround the heating element in the circumferential direction, and at least one internal electrode connection portion that contacts the inner electrode layer of the oxygen sensing element, and the internal electrode in the axial direction of the heating element. In the axial direction of the heating element, a first heating element gripping part that is provided integrally adjacent to one side of the connection part, is formed so as to surround the heating element in the circumferential direction, and grips this. Adjacent to and integrated with the other side of the internal electrode connecting portion, the central axis is provided eccentrically from the central axis of the first heating element gripping portion, and is formed so as to surround the heating element in the circumferential direction. It can also be provided with a second heating element gripping part for gripping this. In this case, the center axis of the heating element is inclined with respect to the center axis of the hollow portion of the oxygen sensing element by the first heating element gripping part and the second heating element gripping part whose center axes are eccentric from each other, thereby generating the heat. The heat generating part of the body is pressed against the inner wall surface of the hollow part, and the heat generating body is fixed. According to this, since the heating element is held in an inclined state by two gripping portions eccentric to each other and pressed against the inner wall surface of the element, it is possible to easily realize the above-described lateral support structure through such a terminal fitting. it can. Moreover, the heating element can more stably hold the inclined state by the two gripping portions, and the effect of laterally applying the heating portion can be achieved more reliably.
[0193]
More specifically, the first heating element gripping part and the second heating element gripping part are connected to the peripheral edges on the same side in the radial direction of the heating element with respect to the corresponding end portions of the internal electrode connection parts, It can be configured such that the central axis of the first heating element gripping part is located on the far side from the central axis of the second heating element gripping part when viewed from the connection part. In this configuration, when the heat generating part is formed at the tip of the heat generating element, the heat generating element is positioned so that the tip side is inclined to the connecting part side and is pressed against the inner wall surface of the element on the connecting part side. Become. For example, the output (or ground) terminal of the oxygen sensing element protrudes at a position corresponding to the connection portion side with respect to the first heating element gripping portion at the end opposite to the connection side to the internal electrode connection portion. When the sensor is assembled, for example, the power supply terminal of the heating element (generally, the end of the heating element on the side opposite to where the heating part is formed is arranged. Etc.) and the output terminal are less likely to occur, and as a result, the sensor can be easily assembled. However, in the case where problems such as interference between these terminals do not occur, a configuration in which the central axis of the first heating element gripping part is positioned closer to the connecting part than the central axis of the second heating element gripping part ( That is, a configuration in which the inclination of the heating element is opposite to the above may be employed.
[0194]
More specifically, the first heating element gripping part and the internal electrode connecting part are arranged so that the central axes thereof are substantially coincident with each other, and the second heating element gripping part is arranged with the central axis of the internal electrode connecting part. It can be set as the structure arrange | positioned so that it may decenter to the said connection part side with respect to a center axis line. That is, by arranging the first heating element gripping part and the internal electrode connection part coaxially, for example, relatively evenly between the power supply terminal of the heating element and the output terminal or ground terminal of the oxygen sensing element. Spacing can be formed, and as a result, troubles such as poor insulation between terminals can be reduced.
[0195]
In this configuration as well, the terminal fitting is connected in a constricted form between the first heating element gripping part and the internal electrode connection part and / or between the internal electrode connection part and the second heating element gripping part. A connecting portion can be formed. That is, if the heating element is held by two holding parts, thermal expansion or contraction of the heating element tends to be restricted and thermal stress tends to occur, but the connecting part is elastically deformed or plastically deformed. The thermal stress is relieved, and as a result, the heating element is hardly damaged.
[0196]
In this case, among the connecting portions, the one formed between the first heating element gripping portion and the internal electrode connecting portion (first connecting portion), and between the internal electrode connecting portion and the second heating element gripping portion. It is also possible to have a configuration in which the step (second connecting part) is bent inward in the radial direction of the internal electrode connecting part to form a stepped part. By doing so, there is an advantage that the amount of eccentricity between the central axes of the first heating element gripping part and the second heating element gripping part can be easily adjusted by adjusting the bending amount of the first coupling part and the second coupling part. Newly occurs.
[0197]
Further, at least one of the internal electrode connection part and the heating element gripping part of the terminal fitting protrudes from the inner surface of the internal electrode connection part or the heating element gripping part and comes into contact with the outer peripheral surface of the heating element, It is also possible to form a positioning protrusion in the vicinity of the heat generating portion that is positioned in an eccentric state so that the central axis of the heating element is closer to one side with respect to the central axis of the hollow portion of the oxygen sensing element. Such positioning protrusions can be easily formed by press working or the like when the terminal fitting is made of a sheet metal processed product, for example. Also, there is an advantage that the amount of eccentricity of the center axis of the heating element from the center axis of the hollow portion can be easily adjusted according to the protruding height from the inner electrode connection part of the positioning protrusion and / or the inner surface of the heating element gripping part. Have.
[0198]
In the terminal fitting, the positioning protrusion may be provided on the heating element gripping part or on the internal electrode connecting part (it may be provided on both). However, if the positioning protrusion is provided in the internal electrode connecting portion and any one of the heating element grips connected to the internal electrode connecting portion is omitted, the length of the terminal fitting in the heating element axial direction is reduced. Can be shortened, and as a result, the length of the oxygen sensor in the axial direction can be reduced to make it compact. In addition, since the heating element is gripped by a single gripping part, for example, when the heating element with the terminal fitting is inserted into the hollow part of the oxygen sensing element and the sensor is assembled, excess heat is applied via the terminal fitting. This makes it difficult for the lateral force to act on the heating element, and as a result, breakage of the heating element during assembly can be prevented.
[0199]
Note that the heating element gripping portion to be omitted in the terminal fitting having the above configuration may be on either side in the longitudinal direction of the heating element. However, if the configuration is such that the part far from the heating element is omitted, in other words, in the terminal fitting, the heating element gripping part is connected only to the side closer to the heating part of the heating element with respect to the internal electrode connection part. The body is released from the far side grip which is easily affected by external force via the output terminal part of the sensor, etc., and even if it receives a lateral force, it becomes easy to relax and prevent the aforementioned breakage etc. The effect can be further enhanced. More specifically, the positioning projecting portion is connected to the internal electrode connection portion in the vicinity of the end opposite to the side where the heat generating body gripping portion is connected. If it is formed at a position corresponding to the connecting part to the part, the distance between the support point (contact point) by the positioning protrusion and the support point by the heating element gripping part is increased in the axial direction of the heating element. As a result, the heating element can be positioned and supported more stably by the terminal fitting.
[0200]
Further, with respect to the hollow portion of the oxygen sensing element, a virtual first plane including the central axis of the hollow portion, and a virtual second plane that also includes the central axis of the hollow portion and is orthogonal to the first plane. When the hollow portion is divided into four regions by the first plane and the second plane, the entire portion of the heating element located in the hollow portion of the central axis is the hollow portion. It can be arranged so as to fit in any of the above four areas. In other words, where the virtual first and second planes are located so that the entire portion located within the hollow portion of the central axis of the heating element fits in one of the four regions of the hollow portion. It means that you can always set it.
[0201]
The operations and effects brought about by the above configuration will be described with reference to FIG. In the following, for convenience of explanation, the heat generating portion (42) is formed at the end of the heat generating body (3) on the side where the oxygen detecting element (2) is inserted, and inside the hollow portion of the oxygen detecting element (2). The wall surface (2a) is considered to have a substantially cylindrical surface (however, the hollow inner wall surface (2a) has a separation during molding when the oxygen sensing element (2) is produced by molding and firing solid electrolyte powder. In some cases, a taper that reduces the diameter of the bottom side is provided for the purpose of improving moldability. First, FIG. 30 (c) shows that no matter how the virtual first and second planes P1 and P2 are set, any one of the four regions of the hollow portion divided by the planes P1 and P2 has a heating element ( 3) shows the case where it is impossible to fit the central axis O1. That is, the central axis O1 is set to be considerably inclined with respect to the central axis O2 of the sensing element (2), and as a result, the central axis O1 is necessarily positioned over two or more of the four regions. Is getting lost. On the other hand, FIG. 30A shows that the central axis O1 of the heating element (3) can be accommodated in any of the four regions by appropriately setting the virtual first and second planes P1 and P2. Shows the case. In this case, the inclination of the central axis O1 of the heating element (3) with respect to the central axis O2 of the sensing element (2) is always gentler than that shown in FIG.
[0202]
Comparing the two, in the configuration shown in FIG. 30 (c), the distance from the inner wall surface (2a) of the hollow portion of the detection element (2) is shortened at the end corner of the heat generating portion (42), and heat is generated. There is a tendency to concentrate a little on this part. On the other hand, in the configuration shown in FIG. 6A, the inclination of the central axis O1 of the heating element (3) with respect to the central axis O2 of the sensing element (2) is gentler than that of the configuration of (c). The side surface of the portion (42) is substantially aligned with the inner wall surface (2a) of the hollow portion of the detection element (2), and the wall portion of the detection element (2) can be more uniformly heated by the heat generating portion (42). As a result, a greater effect can be expected in shortening the activation time of the oxygen sensor. However, even in the configuration shown in FIG. 30 (c), the center axis O1 of the heating element (3) is still eccentric from the center axis O2 of the sensing element (2), and the activation time of the oxygen sensor is shortened. Needless to say, a certain effect can be expected.
[0203]
In this case, as shown in FIG. 30 (b), the heating element (3) is disposed in the hollow portion so that the central axis of the heating element (3) is substantially parallel to the central axis of the hollow portion of the oxygen sensing element. If so, the effect of causing the side surface of the heat generating portion (42) to be aligned with the inner wall surface (2a) of the hollow portion of the detection element (2), and thus the effect of uniformly heating the wall portion of the detection element (2) is achieved more remarkably. Is done.
[0204]
Specifically, the heating element is eccentric so that the central axis of the heating element is substantially parallel to the central axis of the hollow portion of the oxygen sensing element, and the central axis is closer to one side with respect to the central axis of the hollow portion. It can be set as the structure to do. In this case, an internal electrode connecting portion formed so as to surround the heating element in the circumferential direction and in contact with the inner electrode layer of the oxygen sensing element, and on both sides of the internal electrode connecting portion in the axial direction of the heating element A terminal fitting having a pair of heating element gripping portions connected to each other and holding the heating element can be provided. According to this, the effect which can hold | maintain a heat generating body more stably by two holding parts is also newly added.
[0205]
On the other hand, an internal electrode connecting portion that is formed so as to surround the heating element in the circumferential direction and is in contact with the inner electrode layer of the oxygen sensing element, and the heating element in the axial direction of the heating element with respect to the internal electrode connecting portion. It is also possible to provide a terminal fitting that is connected only to the end portion close to the tip and has a heating element gripping part that grips the heating element. According to this configuration, the heating element is gripped by one gripping part with a slight degree of freedom of movement in the direction intersecting the axis. Therefore, when the heating element is inserted into the hollow portion of the oxygen sensing element together with the terminal fitting, the heating element follows the inner wall surface in accordance with the contact with the inner wall surface of the oxygen sensing element. It is possible to expect a larger effect in positioning and shortening the activation time of the oxygen sensor. Further, when the sensor is assembled, excessive lateral force via the terminal fittings is less likely to act on the heating element, and as a result, breakage of the heating element during assembly can be prevented. Furthermore, the length of the terminal fitting in the axial direction of the heating element can be shortened, and as a result, the length of the oxygen sensor in the axial direction can be reduced to make it compact.
[0206]
In the present invention, regardless of the eccentric arrangement of the heating element with respect to the oxygen sensing element as described above, the surface of the heating part of the heating element is not in contact with the inner wall surface of the hollow part of the oxygen sensing element, and is positioned very close. The structure to do may be sufficient. Even in such a configuration, since the effect of heat radiation from the heat generating portion to the oxygen sensing element is increased as compared with the case where it is not eccentric, there is a certain effect in shortening the activation time of the oxygen sensor.
[0207]
In the oxygen sensor of the present invention, it is desirable that the difference ΔD = DA−DB between the axial cross-section inner dimension DA of the oxygen sensing element and the heating element axial cross-section outer dimension DB is 0.35 mm or less. Here, the inside dimension of the axial section of the oxygen sensing element and the outside dimension of the axial section of the heating element mean the inner diameter or outer diameter of the oxygen sensing element inner circumferential surface or the heating element outer circumferential surface, which is a cylindrical surface. Shall. Further, when the inner peripheral surface and the outer peripheral surface have an axial cross-sectional shape deviating from a circle, the inner diameter or the outer diameter when converted into a circular cross-section having the same area is meant. Furthermore, when the axial cross-sectional dimension is not constant in the axial direction (for example, when it is formed in a tapered surface shape), the axial cross-sectional dimension is represented by an average value in the axial direction.
[0208]
If ΔD = DA−DB exceeds 0.35 mm, the activation time of the oxygen sensing element, and hence the sensor rise time, may become long, or the rise time may easily vary between individual sensors. For example, when the heat generating part is applied from the side to the inner wall surface of the hollow part of the oxygen detecting element, it is considered that the variation in individual tends to occur in the lateral application force as ΔD increases. The value of ΔD is more preferably set to 0.30 mm or less. On the other hand, if ΔD is less than 0.1 mm, it becomes difficult to insert the heating element into the hollow portion of the oxygen sensing element, and the assembly efficiency of the heating element to the oxygen sensing element may be reduced. Therefore, ΔD is preferably set to 0.1 mm or more, and more preferably 0.15 mm or more.
[0209]
Further, it is desirable that the ratio ΔD / DB of the difference ΔD = DA−DB between the axial cross-sectional inner dimension DA of the detecting element and the heating element axial cross-sectional outer dimension DB is 0.13 or less. If ΔD / DB exceeds 0.13, the sensor rise time may become long, or variations among the individual sensors may easily occur. ΔD / DB is more preferably set to 0.10 or less.
[0210]
Such a configuration is particularly effective when applied to a configuration in which the heating element is gripped by only one gripping portion. That is, by adjusting ΔD or ΔD / DB within the above range, the tip of the heating element is more likely to follow the hollow inner wall surface of the oxygen sensing element with the contact with the inner wall surface of the oxygen sensing element. The effect of shortening the activation time is further enhanced.
[0211]
Invention (J)
The oxygen sensor according to the first aspect of the present invention is configured as follows. That is, the oxygen sensor has a hollow shaft shape with a closed tip, an oxygen sensing element having an electrode layer on the inner and outer surfaces thereof, and the oxygen sensing element disposed in the hollow part of the oxygen sensing element to heat the oxygen sensing element. A shaft-shaped heating element and a terminal fitting are provided. The terminal fitting is formed so as to surround the heating element in the circumferential direction, and has at least one of an internal electrode connection part that contacts an inner electrode layer of the oxygen sensing element and an axial direction of the heating element with respect to the internal electrode connection part. And a heating element gripping part that is connected to the side of the heating element and grips the heating element. The heating element gripping portion of the terminal fitting has a cylindrical shape in which the heating element is inserted inside itself, and elastically deforms outward in the radial direction with the insertion of the heating element, and its elastic restoring force While the heating element is gripped by this, a heating element insertion guide portion for guiding the insertion of the heating element is formed at at least one end edge in the axial direction.
[0212]
According to the structure of the oxygen sensor, since the heating element insertion guide part is provided in the heating element gripping part, when the terminal fitting is assembled by inserting the heating element into the heating element gripping part, the edge of the heating element However, it becomes difficult to catch on the edge of the heating element gripping portion. Thereby, the assembly of the heating element to the terminal fitting can be easily performed, and as a result, the production efficiency of the oxygen sensor can be increased.
[0213]
In the oxygen sensor, the heating element is often assembled by inserting the heating element from the distal end side thereof. In this case, it is desirable that the heating element insertion guide portion is formed on the edge portion on the side far from the tip of the oxygen sensing element with respect to the heating element gripping portion.
[0214]
Next, the heating element insertion guide part can be configured as a notch part that cuts in the axial direction from the edge of the cylindrical heating element gripping part and gradually reduces its width in the depth direction. As a result, the heating element can be more smoothly inserted into the heating element gripping portion.
[0215]
The oxygen sensor according to the second aspect of the present invention is configured as follows. That is, the oxygen sensor has a hollow shaft shape with a closed tip, an oxygen sensing element having an electrode layer on the inner and outer surfaces thereof, and the oxygen sensing element disposed in the hollow part of the oxygen sensing element to heat the oxygen sensing element. A shaft-shaped heating element and a terminal fitting are provided. The terminal fitting is formed so as to surround the heating element in the circumferential direction, and has at least one of an internal electrode connection part that contacts an inner electrode layer of the oxygen sensing element and an axial direction of the heating element with respect to the internal electrode connection part. And a heating element gripping part that is connected to the side and grips the heating element. The heating element gripping portion of the terminal fitting has a cylindrical shape in which the heating element is inserted inside itself, and elastically deforms outward in the radial direction with the insertion of the heating element, and its elastic restoring force On the other hand, the heat generating body is gripped, and at least one end edge in the axial direction is formed with a notch that cuts in the axial direction and gradually reduces the width in the depth direction. .
[0216]
According to the structure of the oxygen sensor, the notch formed in the heating element gripping part can function as a heating element insertion guide for guiding the insertion of the heating element. Thereby, when the terminal fitting is assembled by inserting the heating element into the heating element gripping part, the edge of the heating element is less likely to be caught by the edge part of the heating element gripping part. Thereby, the assembly of the heating element to the terminal fitting can be easily performed, and as a result, the production efficiency of the oxygen sensor can be increased.
[0217]
In the first and second configurations of the oxygen sensor, a slit from one end edge to the other end edge in the axial direction can be formed in the cylindrical heating element gripping part, and the notch part is a heating element It can be formed by cutting out both side portions of the slit of the grip portion. With the formation of the slit, the heating element gripping portion can be easily elastically and elastically deformed radially outward as the heating element is inserted. Further, the notch portion can be formed in a tapered shape by notching the both side portions of the slit of the heating element gripping portion obliquely from the middle position of the slit toward one edge.
[0218]
Further, the terminal fitting having the heating element gripping portion having the above-described configuration can be easily manufactured by adopting the following configuration. That is, in the terminal fitting, the first plate-like portion to be the internal electrode connecting portion and the second plate-like portion to be the heating element gripping portion are adjacent to each other in the length direction, and the width direction thereof It shall be formed by the metal plate member mutually connected by the connection part in the intermediate part. The first plate-like portion is formed as an internal electrode connecting portion by bending both side portions in the width direction into a cylindrical shape. Similarly, the second plate-like portion is formed into a heating element gripping portion by bending both side portions in the width direction into a cylindrical shape. Here, the both edges in the width direction are opposed to each other by bending to form the slit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an oxygen sensor as one embodiment of the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a contact portion between a heat generating portion and an oxygen detection element in FIG. 1;
3 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of FIG.
FIG. 4 is a front partial cross-sectional view of a filter assembly.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an assembly process of the filter assembly.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the caulking method.
FIG. 7 is a plan sectional view of a caulking portion between a filter assembly and a protective cover and a partially enlarged view thereof.
FIG. 8 is a partially enlarged longitudinal sectional view of the same.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a configuration in which the front end side of the protective cover is extended.
FIG. 10 is a view showing an example of a metal elastic member.
FIG. 11 is an enlarged view of an assembly connecting caulking portion and its BB and CC cross-sectional views.
FIG. 12 is an operation explanatory view of a main caulking portion and an auxiliary caulking portion in an assembly connecting caulking portion.
FIG. 13 is a cross-sectional plan view showing a modification of the rotation blocking unit.
14 is an explanatory diagram of an assembly process of the oxygen sensor of FIG. 1. FIG.
FIG. 15 is a conceptual diagram of a caulking device.
FIG. 16 is a schematic plan view showing the main part.
FIG. 17 is a schematic side sectional view of the same.
FIG. 18 is an explanatory diagram of a ceramic separator.
FIG. 19 is a perspective view showing a ceramic separator together with some modifications.
20 is a longitudinal sectional view showing a main part of an oxygen sensor using the ceramic separator of FIG. 19 (c).
FIG. 21 is an explanatory view showing a positional relationship between a heating element end accommodating hole and a separator-side lead wire insertion hole in a ceramic separator.
FIG. 22 is an explanatory diagram of an elastic seal member.
FIG. 23 is a perspective view showing an elastic seal member together with some modifications.
24 is a longitudinal sectional view showing a main part of an oxygen sensor using the elastic seal member of FIG. 23 (b).
25 is a longitudinal sectional view showing a main part of an oxygen sensor using the elastic seal member of FIG. 23 (c).
26 is a diagram showing the terminal fitting of FIG. 1 in a single state.
27 is a view showing an assembly in which terminal fittings are assembled to the heating element of FIG. 1;
28 is a partial cross-sectional view conceptually showing the main part of FIG. 2 and a similar partial cross-sectional view of a comparative example.
FIG. 29 is a diagram showing an example of a heat generating unit in FIG.
30 is a conceptual diagram illustrating a part of the operation of the oxygen sensor of FIG. 1 in comparison with a reference example.
31 is a longitudinal sectional view showing a first modification of the oxygen sensor in FIG. 1. FIG.
FIG. 32 is a longitudinal sectional view showing a second modified example.
33 is a partial cross-sectional view conceptually showing the vicinity of the heat generating portion in FIG. 32. FIG.
34 is a longitudinal sectional view showing a third modification of the oxygen sensor in FIG. 1. FIG.
FIG. 35 is a diagram showing the terminal fitting of FIG. 34 in a single state.
36 is a view showing an example of a plate-shaped metal member for manufacturing the terminal fitting of FIG. 35. FIG.
FIG. 37 is a longitudinal sectional view showing a fourth modification of the oxygen sensor in FIG. 1;
38 is a diagram showing the terminal fitting of FIG. 37 in a single state.
39 is a diagram exaggeratingly showing the operation of the terminal fitting of FIG. 37. FIG.
40 is a longitudinal sectional view showing a fifth modification of the oxygen sensor in FIG. 1. FIG.
41 is a longitudinal sectional view showing a sixth modification of the oxygen sensor in FIG. 1. FIG.
FIG. 42 is a longitudinal sectional view showing an example in which the buffer support portion is formed as a spring portion.
43 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the spring portion of FIG. 42. FIG.
FIG. 44 is a longitudinal sectional view showing an example in which the buffer support portion is formed as a low hardness portion.
FIG. 45 is a longitudinal sectional view showing an example in which the holding filter holding portion is formed so as to straddle the step portion of the filter holding portion.
[Explanation of symbols]
1 Oxygen sensor
2 Oxygen sensing element
2a Hollow inner wall
3 Heating elements
9 Main metal fittings
10 Casing
14 Main tube
14a Thin interior
16 Filter assembly (cover member, gas introduction structure)
18 Ceramic separator
20, 21, 28, 29 Lead wire
27, 27a, 27b Heating element gripping part
30 connecting part
42 Heat generation part
43 Outer layer ceramic part
50 Protrusion for positioning
51 Filter holder
52 Gas introduction hole
53 Filter
54 Auxiliary filter holder
55 Auxiliary gas introduction hole
56,57 Filter caulking part
58 Clearance
59 Convex part
60 Stepped part
61 Part 1
62 Second part
63 Concave part
64 protective cover
65 Gas retention space
66,67 Caulking part (cover joint part)
68 External communication part
69 Groove
70 gap
71 Front opening
72 Separator-side lead wire insertion hole (lead wire insertion hole)
73 Separator side support (flange)
74 Metal elastic member
75 Assembly connecting caulking section
76 Main caulking section
77 Auxiliary caulking part (rotation prevention part)
84 connection
90 Buffer support
91 Lead wire insertion hole on seal side
92 Clearance
93 Air communication section
94 Ventilation groove
95 Breathable through hole
96 Gap regulating protrusion
97 Air communication section
98 Clearance
99 Flange
100 Heating element insertion guide
101 slit
102 Heater end receiving hole

Claims (10)

軸状の酸素検知素子と、前記酸素検知素子を収容する筒状のケーシングと、そのケーシングとは独立した筒状体としてこれとほぼ同軸的に設けられ、前記酸素検知素子からのリード線が自身の後方外側へ延びることを許容しつつ、前記ケーシングに対し後方側から連結されるフィルタアセンブリと、前記フィルタアセンブリと前記ケーシングとを互いに結合する結合部とを備え、該フィルタアセンブリは、前記ケーシングに対し後方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、内部が前記ケーシングの内部と連通し、かつ壁部に１ないし複数の気体導入孔が形成されたフィルタ保持部と、該フィルタ保持部の前記気体導入孔を外面側から塞ぐように配置され、液体の透過は阻止し気体の透過は許容するフィルタと、前記フィルタを前記フィルタ保持部に対して固定する補助フィルタ保持部とを備えて構成され、前記フィルタ及び前記気体導入孔を経て外気が前記ケーシング内に導入されるとともに、
前記フィルタは前記ケーシングの外周に沿う筒状に形成され、補助フィルタ保持部の後端側には周方向に沿って前記フィルタかしめ部が形成され、前記フィルタの後端部が前記フィルタかしめ部において前記フィルタ保持部と前記補助フィルタ保持部との間で保持されるとともに、前記補助フィルタ保持部の後端面位置において、前記フィルタ保持部との間に形成される環状の隙間の開口部が、該補助フィルタ保持部とフィルタ保持部との間に位置する前記フィルタを目視するためのフィルタ確認部とされたことを特徴とする酸素センサ。An axial oxygen sensing element, a cylindrical casing for housing the oxygen sensing element, and a cylindrical body independent of the casing are provided substantially coaxially with the lead wire from the oxygen sensing element itself A filter assembly coupled to the casing from the rear side, and a coupling portion that couples the filter assembly and the casing to each other, the filter assembly being attached to the casing. And a filter holding portion having a cylindrical shape connected substantially coaxially from the rear side, the inside communicating with the inside of the casing, and one or more gas introduction holes formed in the wall portion, and the filter disposed the gas introducing hole of the holding portion so as to close from the outer surface side, and the filter penetration of the liquid is transmitted through the blocking and gas permits, the filter The constructed an auxiliary filter holding part for fixing the filter holder, together with the outside air is introduced into the casing through the filter and the gas introduction hole,
The filter is formed in a cylindrical shape along the outer periphery of the casing, the filter caulking portion is formed along the circumferential direction on the rear end side of the auxiliary filter holding portion, and the rear end portion of the filter is at the filter caulking portion. While being held between the filter holding portion and the auxiliary filter holding portion, an opening portion of an annular gap formed between the filter holding portion at the rear end surface position of the auxiliary filter holding portion, An oxygen sensor, characterized by being a filter confirmation unit for viewing the filter located between the auxiliary filter holding unit and the filter holding unit . 前記ケーシングと前記フィルタアセンブリとは互いに別体に形成され、前記フィルタアセンブリを前記ケーシングの後方側に配置して、その後前記結合部を形成することにより、それらケーシングとフィルタアセンブリとを互いに連結した請求項１記載の酸素センサ。 The casing and the filter assembly are formed separately from each other, and the casing and the filter assembly are connected to each other by disposing the filter assembly on the rear side of the casing and then forming the coupling portion. Item 2. The oxygen sensor according to Item 1. 前記フィルタアセンブリは、前記ケーシングの後方側に対し内部が互いに連通するようにこれと同軸的かつ一体的に設けられ、壁部に１ないし複数の前記気体導入孔が形成された前記フィルタ保持部と、該フィルタ保持部の外側において前記気体導入孔を塞ぐように配置され、液体の透過は阻止し気体の透過は許容する前記フィルタと、そのフィルタの外側に配置される筒状に形成され、壁部に１ないし複数の補助気体導入孔が形成されるとともに、該フィルタを前記フィルタ保持部との間で挟み付けて保持する前記補助フィルタ保持部とを備えて構成され、前記補助気体導入孔から前記フィルタを経て前記気体導入孔より外気が前記ケーシング内に導入される請求項１又は２に記載の酸素センサ。 The filter assembly is provided coaxially and integrally with the interior of the filter assembly so as to communicate with each other with respect to the rear side of the casing, and the filter holding portion having one or more gas introduction holes formed in a wall portion. The filter is disposed outside the filter holding portion so as to close the gas introduction hole, prevents the liquid from passing therethrough and allows the gas to pass therethrough, and is formed in a cylindrical shape disposed on the outside of the filter. One or a plurality of auxiliary gas introduction holes are formed in the part, and the auxiliary filter holding part that holds and holds the filter between the filter holding part and the auxiliary gas introduction hole. The oxygen sensor according to claim 1 or 2, wherein outside air is introduced into the casing through the gas introduction hole through the filter. 前記気体導入孔及び補助気体導入孔は、それぞれ前記フィルタ保持部及び前記補助フィルタ保持部に対し、軸方向中間部において互いに対応する位置関係で周方向に沿って所定の間隔で複数個形成され、前記フィルタは、前記フィルタ保持部を周方向に取り囲むように配置されるとともに、前記補助フィルタ保持部には、前記フィルタを挟んで該補助フィルタ保持部を前記フィルタ保持部に向けてかしめることにより、その周方向に沿って環状のフィルタかしめ部が形成されている請求項３記載の酸素センサ。 A plurality of the gas introduction holes and the auxiliary gas introduction holes are formed at predetermined intervals along the circumferential direction with respect to the filter holding portion and the auxiliary filter holding portion, respectively, in a positional relationship corresponding to each other in the axial intermediate portion, The filter is disposed so as to surround the filter holding portion in the circumferential direction, and the auxiliary filter holding portion is caulked to the filter holding portion with the filter interposed therebetween. The oxygen sensor according to claim 3, wherein an annular filter caulking portion is formed along the circumferential direction. 前記フィルタ保持部は、その先端側において、前記ケーシングに対し外側からこれに重なりを生じるように配置され、その重なり部において前記フィルタ保持部を前記ケーシングに向けてかしめることにより、それらの周方向に前記結合部としての環状のアセンブリ連結かしめ部が形成され、そのアセンブリ連結かしめ部により、前記フィルタ保持部の内周面が前記ケーシング外周面に対して気密状態で圧接されている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の酸素センサ。 The filter holding portion is arranged on the front end side so as to overlap with the casing from the outside, and by caulking the filter holding portion toward the casing at the overlapping portion, the circumferential direction thereof An annular assembly coupling caulking portion is formed as the coupling portion, and the inner circumferential surface of the filter holding portion is press-contacted with the casing outer circumferential surface in an airtight state by the assembly coupling caulking portion. The oxygen sensor according to claim 4. 前記フィルタ保持部は、自身の軸方向中間部に形成された段付き部により、該段付き部に関して軸方向前方側を第一部分、同じく軸方向後方側を第二部分として、該第二部分が前記第一部分よりも径小となるように構成されており、前記気体導入孔はその第二部分の壁部に形成されるとともに、前記フィルタ保持部の前記第一部分には、前記ケーシングの後端部が前記段付き部に直接又は他部材を介して間接的に当接する位置まで挿入され、その状態で該第一部分に生じた前記重なり部に対し前記アセンブリ連結かしめ部が形成されている請求項５記載の酸素センサ。 The filter holding portion is formed by a stepped portion formed in an intermediate portion in the axial direction of the filter holding portion. The gas introduction hole is formed in a wall portion of the second portion, and the first portion of the filter holding portion has a rear end of the casing. A part is inserted to a position where it directly contacts the stepped part or indirectly through another member, and the assembly connection caulking part is formed with respect to the overlapping part generated in the first part in that state. 5. The oxygen sensor according to 5. 前記補助フィルタ保持部は前記第一部分の外径よりも小さい内径を有するものとされている請求項６記載の酸素センサ。 The oxygen sensor according to claim 6, wherein the auxiliary filter holding portion has an inner diameter smaller than an outer diameter of the first portion. 前記酸素検知素子の軸方向において後方側が前記フィルタ保持部の内側に入り込み、同じく前方側が前記ケーシングの内側に入り込むように配置され、前記酸素検知素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数のリード線挿通孔が軸方向に貫通して形成されたセラミックセパレータが設けられている請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の酸素センサ。 A plurality of leads are arranged such that the rear side in the axial direction of the oxygen sensing element enters the inside of the filter holding portion, and the front side also enters the inside of the casing, and each lead wire from the oxygen sensing element is inserted through each of the oxygen sensing elements. The oxygen sensor according to any one of claims 1 to 7, further comprising a ceramic separator in which the line insertion hole is formed so as to penetrate in the axial direction. 前記セラミックセパレータには、その軸方向中間位置においてその外周面から突出するセパレータ側支持部が形成され、該セラミックセパレータは、前記セパレータ側支持部よりも前方側に位置する部分を前記ケーシングの後端部内側に入り込ませた状態で、該セパレータ側支持部において前記ケーシングの後端面に対し直接又は他部材を介して間接的に当接する一方、該セパレータ側支持部によりも後方側に位置する部分を前記ケーシングの外側に突出させた状態で配置され、前記フィルタ保持部は、前記セラミックセパレータの突出部分を前記第二部分の内側まで進入させてこれを覆うとともに、前記段付き部において前記セパレータ側支持部に対し、前記ケーシングとは反対側から直接又は他部材を介して間接的に当接するように配置される請求項８記載の酸素センサ。 The ceramic separator is formed with a separator-side support portion that protrudes from the outer peripheral surface at an axially intermediate position thereof, and the ceramic separator has a portion positioned in front of the separator-side support portion at the rear end of the casing. In the state where it enters the inside of the part, the separator-side support part directly abuts against the rear end surface of the casing directly or through another member, while the separator-side support part is located on the rear side. The filter holding part is arranged in a state of protruding to the outside of the casing, and the protruding part of the ceramic separator enters the second part to cover the inside of the second part, and the separator side support is provided at the stepped part. Arranged to abut against the part directly from the opposite side of the casing or indirectly through another member Oxygen sensor according to claim 8, wherein the. 前記セラミックセパレータには、前記気体導入孔から流入した外気を前記ケーシング内側へ導く気通用連通部が、自身の後端面から前端面まで軸方向に貫通した形で形成されるとともに、前記後端面が前記気体導入孔よりも後方側に位置している請求項９記載の酸素センサ。 The ceramic separator is formed with an air communication portion that guides the outside air flowing in from the gas introduction hole to the inside of the casing in a shape penetrating in the axial direction from the rear end surface to the front end surface of the ceramic separator, and the rear end surface The oxygen sensor according to claim 9, wherein the oxygen sensor is located rearward of the gas introduction hole.
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