JP4005830B2

JP4005830B2 - Gas sensor

Info

Publication number: JP4005830B2
Application number: JP2002095604A
Authority: JP
Inventors: 康司松尾; 聡石川
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003294684A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気系等に設置して、混合ガス（排ガス等）中の特定のガス成分の濃度を検出することができるガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ガスセンサとしては、混合ガス中から特定のガス成分の濃度を検出するＨＣセンサやＮＯｘセンサ、酸素センサ等様々な種類のものが知られている。
【０００３】
また、このようなガスセンサとしては、検出素子の検出部からの検出信号を出力するための端子接続用電極を当該検出素子の後端側に設け、検出素子先端側に形成される検出部を被測定ガスに晒しつつ、検出素子後端側を、素子保持体を構成する主体金具の後端から突出させるようにして、検出素子の端子接続用電極と検出信号出力用等のリード線とを、種々の部材を介して電気的に接続したものが知られている。
【０００４】
上記ガスセンサとしては、例えば、検出素子の上記端子接続用電極としての機能を備えるプラチナ（Ｐｔ）線を、リード線の先端部に接続可能なサイズに延長し、この一端を検出素子に固定し、他端をリード線に接続した酸素センサが知られている。
【０００５】
ただし、このような構成のセンサでは、外部からの衝撃等によってプラチナ線が簡単に折れてしまうといった問題があるため、従来では、リード線に繋がる端子を備えた端子固定部材を、検出素子の後端側に形成される端子接続用電極に接続することによって、上記問題を解消してきた。
【０００６】
例えば、特開２００１−１８８０６０号公報に代表される図８に示すようなガスセンサ１２１においては、主体金具１２３の両端（先端及び後端）から検出素子１２５の端部を突出するようにして検出素子１２５を主体金具１２３にて保持するようにし、その検出素子１２５の端子接続用電極１２７，１２９が形成された後端側に、端子１３１，１３３を内側に備える端子固定部材１３５を装着することによって、検出素子１２５の端子接続用電極１２７，１２９と検出信号出力用のリード線１３７，１３９との間の電気的接続を良好に保つようにしていた。
【０００７】
この他、特開平１１−１９０７１６号公報に記載のガスセンサにおいては、一対の絶縁ハウジング、一対の固定金具等の各種パーツによって端子をカシメリング内の所定位置に配置し、これを検出素子の後端部に装着し、更にカシメリングを内筒部材に固定することによって、端子を検出素子の端子接続用電極に接触させ、これによって、リード線と端子接続用電極との間の電気的接続を保つようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図８に示したような構成のガスセンサ１２１では、端子固定部材１３５の外側側面（外周面）と外部カバー１４１の内側側面（内周面）とが接触していたり、端子固定部材１３５の外側側面と外部カバー１４１の内側側面との間にわずかな隙間しかないために、外部の衝撃等で外部カバー１４１が変形してしまうと、その変形によって端子固定部材１３５に衝撃が及び、端子固定部材１３５が破損してしまったり、検出素子１２５に負荷がかかり、検出素子１２５が折れてしまうことがあった。
【０００９】
一方、上記後者のガスセンサでは、カシメリングが、外部カバーとは所定の空隙を有して配置されているので、外部の衝撃が、カシメリングに及びにくく、上記図８のガスセンサと比較して検出素子後端に負荷がかかるのを抑制することができた。しかしながら、各種パーツを用いて端子をカシメリング内の所定位置に配置しなければならないため、組立工程数が多く生産の効率性があまり良くなかった。また、端子が複数部材からなる各種パーツによってカシメリング内に固定されるため、各種パーツの寸法精度が端子の固定力に影響し易く、安定して端子を固定することが容易ではなかった。
【００１０】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、簡単に組立可能で、外部からの衝撃に強いガスセンサを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明においては、先端側に検出部を備え、後端側に端子接続用電極を備えた軸線方向に延びる検出素子と、検出素子の先端側を自身先端から被測定ガスに晒し、検出素子の後端側を自身後端から突出させるようにして、検出素子の周囲を取り囲む筒状の主体金具と、主体金具に固定され、主体金具の後端より突出された検出素子の後端側を内側に収容する外部カバーと、外部カバー内側において検出素子の後端側に装着される絶縁性の端子固定部材と、センサ外部より延びるリード線と電気的に接続されると共に、端子固定部材内に配置される端子と、を備えたガスセンサの上記外部カバー内側に、端子固定部材の少なくとも径方向外周面を包囲して端子固定部材を外部の衝撃から保護するための保護部材、を設けている。
【００１２】
また、上記端子固定部材を、検出素子の後端側の周囲を取り囲む収容部を有し、自身の径方向外周面とその径方向外周面に対向する外部カバー内周面との間に所定の空隙を形成可能な単一の中空状部材で構成している。また、このガスセンサは、端子固定部材の収容部に検出素子の後端側が収容されることによって、端子と検出素子の端子接続用電極とが接触すると共に、端子が端子固定部材と検出素子との間で挟持されて固定される構成にされている。
【００１３】
このように構成された請求項１に記載のガスセンサでは、端子固定部材の外周面と外部カバー内周面との間に保護部材が設けられているので、外部から外部カバーに衝撃が伝わっても、保護部材により端子固定部材にかかる衝撃を緩和することができる。また特に、端子固定部材は外部カバー内周面から所定間隔空けて配置されているので、外部カバーからの衝撃を端子固定部材に伝達するのを効果的に抑制することができる。
【００１４】
この他、請求項１に記載のガスセンサでは、端子固定部材が単一部材で構成されているので、端子固定部材を複数部材を用いて組み立てる必要がなく、従来技術で例示したガスセンサと比較して製造時の工程数を少なくすることができる。尚、ここでいう「単一部材」とは、端子固定部材に対して軸方向に垂直な断面をとったときに、検出素子の後端側の周囲を取り囲む収容部に切れ目がないように構成されているものを意味する。
【００１５】
また、複数部材で端子固定部材を構成し、各部材を軸方向に垂直な向きにて重ねて端子を固定しようとすると、端子を良好に固定できなくなる可能性も考えられるが、本発明のガスセンサでは、単一部材で端子固定部材を構成しているので、良好に端子を検出素子と、端子固定部材との間の所定位置（即ち、検出素子の端子接続用電極と、端子とを良好に接続可能な位置）に挟持させた形で固定することができる。
【００１６】
つまり、本発明によれば、組立工程数を抑制しつつ、外部の衝撃により端子固定部材ひいては検出素子が破損してしまうのを効果的に抑制することができるので、結果として、耐久性に優れ、信頼性の高いガスセンサを安価に提供することができる。
【００１７】
また、本発明では、主体金具の後端側の内部に、検出素子の周囲を取り囲む絶縁性のセラミックホルダを設けると共に、ガスセンサを、保護部材が、自身の後端に設けられた折曲部にて端子固定部材をセラミックホルダの後端面に押圧することにより、端子固定部材を、検出素子に対して変位しないように固定する構成にしている。
このような構成のガスセンサにおいては、折曲部により端子固定部材を検出素子の軸方向に固定することができるので、外部からの振動によって、端子固定部材が検出素子の軸方向に揺動するのを防止することができる。また、端子固定部材を、主体金具の後端側の内部に配置されるセラミックホルダの後端面に押圧させた形態で、保護部材を用いて固定しているので、検出素子の軸方向に垂直な方向にも端子固定部材を揺動しない状態にすることができる。したがって、このガスセンサによれば、外部の衝撃等に依らず、端子接続用電極と端子間の電気的接続を良好に維持することができると共に、端子固定部材が外部からの衝撃を受けることで揺動して検出素子が折れてしまうのをより確実に抑制することができる。
尚、端子固定部材は、セラミックホルダの後端面に当接させるとよい。このようにすれば、検出素子軸方向に対する端子固定部材の位置決めを簡単に行うことができる。
【００１８】
また、上記ガスセンサの端子固定部材は、端子固定部材を軸方向に貫通する貫通孔を備え、その貫通孔を、検出素子の後端側を収容させる収容部として用いる中空状部材であればよい。その他、端子固定部材の検出素子側に臨む面（先端面）から軸方向に延びる有底状の凹部を備え、その凹部を、検出素子の後端側を収容させる収容部として用いる中空状部材であってもよい。
また、上記保護部材は、弾性を有する衝撃吸収材であってもよいし、端子固定部材を包囲する金属製の筒状体であってもよい。特に、保護部材を金属製の筒状体にすると、外部からの強い衝撃に対して、センサの耐久性を効果的に向上させることができる。
【００１９】
また、請求項２に記載のように、保護部材の径方向外周面とその径方向外周面に対向する外部カバーの内周面との間に空隙を設けると、外部からの強い衝撃によって外部カバーが内側に凹んだ場合に、その衝撃が端子固定部材に直に伝達してしまうのを効果的に抑制することができる。尚具体的に、保護部材を筒状体とした場合には、筒状体の外径を、外部カバーの内径より所定長さ小さくすればよい。
【００２０】
特に請求項３に記載のように、保護部材の径方向外周面とその径方向外周面に対向する外部カバーの内周面との間の空隙を、０．３ｍｍ以上に設定すると、外部からの強い衝撃によって外部カバーが内側に凹んだ場合に、その凹部が保護部材に当たってしまうのを十分に抑制することができる。尚、保護部材の径方向外周面とその径方向外周面に対向する外部カバーの内周面との空隙は、０．５ｍｍ以上に設定されることが望ましい。
【００２１】
また、上記ガスセンサ（請求項１〜請求項３）において、保護部材は、請求項４に記載のように、自身の先端側で、主体金具に固定されているのが良い。
外的要因によりガスセンサが振動する場合、保護部材及び検出素子を保持する主体金具の振動が合っていないと、主体金具に対して相対的に保護部材が振動することになるので、この振動の差が端子固定部材を介して検出素子に負荷をかける可能性がある。一方、本発明（請求項４）のようにガスセンサを構成すると、保護部材を、検出素子を保持することになる主体金具の振動に対して連動させることができ、保護部材を主体金具に対して相対的に一定位置に配置することができる。その結果、検出素子に振動等による負荷をかけなくて済む。したがって、外部の衝撃等によって検出素子に負荷がかかり、検出素子が破損してしまうのを抑制することができる。
【００２２】
尚、請求項４に記載のように保護部材を固定する場合には、具体的に、保護部材を、主体金具の後端で加締めて、当該主体金具に固定するのが良い。このように構成された請求項５に記載のガスセンサによれば、保護部材を長期にわたって安定して主体金具に固定することができる。また、検出素子を保持するための部材を主体金具内に収容し、これらを主体金具後端で加締めて固定させる際に、同時に保護部材を固定することができるので、ガスセンサの製造工程数を抑えることができる。
【００２７】
この他、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のガスセンサにおいては、端子固定部材に、検出素子と端子固定部材の内面との間で端子を所定位置に位置決めするための位置決め構造を設けるのが良い。
このような構成にされた請求項６に記載のガスセンサにおいては、端子を検出素子の端子接続用電極に適切に接続することができるので、良好に検出信号をリード線から取り出すことができる。また、位置決め構造を有しているから、外部からの強い衝撃により端子の位置がずれてしまうのを抑制することができる。
【００２８】
尚具体的には、検出素子と端子固定部材の内面との間で端子を検出素子の所定位置に固定するための位置決め用のリブを、端子固定部材の内面に形成することにより、位置決め構造を有する端子固定部材を形成することができる。
また、端子固定部材内側に収容する端子は、請求項７に記載のように、端子固定部材と検出素子との間で挟持されて弾性変形した状態で、検出素子の端子接続用電極に接触する弾性部を有するのが良い。
【００２９】
このように構成された請求項７に記載のガスセンサにおいては、端子を検出素子の端子接続用電極に良好に接続できる他、外部からの衝撃を、端子固定部材と検出素子との間で挟持されることで発揮される弾性部の弾性力によって吸収することができる。更に端子固定部材と検出素子との間で挟持される弾性部の弾性復元力を利用して、端子固定部材を固定することも可能となる。
【００３０】
尚、検出素子に弾性力を及ぼしつつ弾性部を端子接続用電極に接触させる場合、端子接続用電極への接触点が一点だけであると、その一点に弾性力が集中してかかることにより、検出素子が破損してしまう可能性がある。したがって、請求項７に記載のガスセンサにおける上記端子は、請求項８に記載のように、検出素子と接触する複数の接触部を有するように波形形状に形成されているのが好ましい。
【００３１】
このような構成のガスセンサにおいては、弾性力を複数の接触部により分散して検出素子に及ぼすことができるので、弾性力により検出素子が破損してしまうのを抑制することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例について、図面とともに説明する。
図１は、本発明が適用されたガスセンサとしての第一実施例の酸素センサ１の構成を表した概略断面図である。
【００３３】
図１に示すように、第一実施例の酸素センサ１は、軸方向に長尺な板状の検出素子１０、中央に貫通孔２１を有する筒状の主体金具２０、外筒３０、などから構成されている。
検出素子１０は、図２に示すように、ジルコニア等を主成分とする酸素イオン伝導性固体電解質体からなる酸素濃淡電池素子１１と、酸素濃淡電池素子１１を所定の活性化温度に加熱するためのヒータ１５と、が積層されたものとして構成されており、主体金具２０に保持されている。尚、図２は検出素子１０の構成を表す説明図である。また図３は、検出素子１０の後端面の構成を表す概略側面図である。
【００３４】
酸素濃淡電池素子１１の先端側の両側面には、酸素濃度を検出する検出部１９としての検知電極１２ａ、基準電極１２ｂ（各々プラチナ製）が形成され、後端のヒータ接触面とは反対側の面には、検知電極１２ａに導通された端子接続用電極１３と、基準電極１２ｂに導通された端子接続用電極１４とが、並べて配置されている。本実施例において、検知電極１２ａと端子接続用電極１３とは一体形成されている。また、基準電極１２ｂと端子接続用電極１４とは、酸素濃淡電池素子１１を貫通するスルーホール（図示せず）を介して導通されている。
【００３５】
また、ヒータ１５には、セラミック基体中に抵抗発熱体パターン１６が埋設されており（具体的には、セラミックシート間に抵抗発熱体パターン１６が配置されており）、ヒータ１５の後端には、酸素濃淡電池素子１１の接触面とは反対側の面に、ヒータ駆動用の電力を外部から供給するための一対の端子接続用電極１７，１８が形成されている。この端子接続用電極１７，１８と抵抗発熱体パターン１６の両端とは、一方のセラミックシートを貫通する２つのスルーホール（図示せず）を介して導通されている。尚具体的に、計４つの端子接続用電極１３，１４，１７，１８は、図３に示すように、検出素子１０の軸中心に対して対称的に配置されている。また、図２では図示していないが、酸素濃淡電池素子１１の検知電極１２ａが形成された面には、検知電極１２ａの耐被毒性を確保するために、多孔質の電極保護層が積層される。
【００３６】
一方、主体金具２０は、軸方向に形成された貫通孔２１を有し、この貫通孔２１によって両端部が開口された中空状にされ、中央側壁に凸状の段部２２を備えた構成にされている。
主体金具２０の貫通孔２１には、長板状の検出素子１０の周囲を取り囲むセラミックホルダ２５，２６と、検出素子１０の周囲を保持するためのセラミック粉末２７とが、セラミックホルダ２５、セラミック粉末２７、セラミックホルダ２６の順に先端側（下方）から積層されている。
【００３７】
このセラミックホルダ２５，２６は、絶縁性セラミックにより、検出素子１０を挿通可能な挿通孔を有した筒状体として構成されており、主体金具２０は、セラミックホルダ２５，２６と、検出素子１０側面を保持するセラミック粉末２７を自身内側で保持することにより、検出素子１０の軸方向における中央部付近の外周を電気的に絶縁した状態で貫通孔２１内に固定する。この際、主体金具２０は、貫通孔２１の先端側から、検出素子１０の上記検出部１９を備える先端側を突出させ、貫通孔２１の後端側から検出素子１０の後端側を突出させるようにして検出素子１０を保持する。
【００３８】
また、主体金具２０の外周には、排気管等の被測定ガスが充満する管の壁面に形成された取付孔（図示せず）に螺合可能な取付ねじ部２３が形成されており、主体金具２０は、取付孔に螺合して酸素センサ１を管に固定し、検出素子１０の検出部１９が形成された先端側を、管内に充満する被測定ガスに晒すようにして、管内側に配置する。
【００３９】
尚、主体金具２０の先端には、検出素子１０の先端側を一定の間隔を隔てて覆う第一プロテクタ２８及び第二プロテクタ２９が取り付けられている。この第一プロテクタ２８及び第二プロテクタ２９には、被測定ガスを内側に導入するための複数のガス透過口２８ａ，２９ａが形成されている。
【００４０】
一方、外筒３０は、検出素子１０の後端側を含むセンサ各部を外部の水、油、飛び石等から保護するようにして内側に収容するためのものであり、ステンレス鋼などの金属によって筒状に形成され、先端開口部が主体金具２０の段部２２よりも後方側の部分に外嵌され、全周レーザ溶接等により固着されている。
【００４１】
つまり、この外筒３０は、主体金具２０の後端より突出された検出素子１０の後端側、セラミックにより中空状に形成された絶縁性のセラミックセパレータ４０、そのセラミックセパレータ４０を包囲する内筒５０などのセンサ各部を収容している。尚、図４は、セラミックセパレータ４０付近の構成を概略的に表す検出素子軸方向に沿う拡大断面図である。また、図５は、セラミックセパレータ４０の軸方向に垂直な横断面の構成を表した概略断面図である。
【００４２】
セラミックセパレータ４０は、横断面が概ねＨ字状に形成された検出素子１０及び後述する端子６０装着用の貫通孔４１を中央（軸中心）に有し、外縁が内筒５０の内縁の形状と同形状（本実施例では円状）の筒状体として構成されている。
【００４３】
そして、このセラミックセパレータ４０は、貫通孔４１内に挿入される検出素子１０の端子接続用電極１３，１４が形成された側面及び端子接続用電極１７，１８が形成された側面にそれぞれに向かい合う自身内側の各側面（貫通孔４１の各内側側面）に、軸方向に沿い、且つ端子接続用電極１３，１４間及び１７，１８間に位置するように凸条（即ち、「リブ４３，４４」）を有した構造にされている。
【００４４】
このリブ４３，４４は、貫通孔４１内に挿入される検出素子１０の後端側面に接触しない程度に、セラミックセパレータ４０の内側側面から突出されており、後述する形状の端子６０をセラミックセパレータ４０内部で位置決めして所定位置に固定するためのもの（位置決め構造）として設けられている。即ち、端子６０は、リブ４３，４４によりセラミックセパレータ４０の内側側面に形成される溝部４５に収容されて位置決めされる。また、このリブ４３，４４により、隣り合って配置される端子６０同士の短絡を確実に防止することができる。
【００４５】
尚、このセラミックセパレータ４０は、セラミック粉末を上記形状に成形した状態で焼成されており、組立式ではなく、単一部材で構成されている。つまり、このセラミックセパレータ４０は、軸方向に垂直な横断面をとったときに、上記貫通孔４１の内面に切れ目がないように構成されている。
【００４６】
一方、上記セラミックセパレータ４０の内側に収容される複数（本実施例では４本）の端子６０は、弾性変形可能で、高温に繰り返し晒されてもその弾性（バネ弾性）を保持可能な周知のインコネルやステンレス鋼などの金属にて形成されている。また、各端子６０は、検出素子１０の後端側外面とセラミックセパレータ４０（貫通孔４１）の内面との間に挟持されて圧縮変形が可能なように、検出素子１０とセラミックセパレータ４０との間隔方向に高低差を複数有する波形形状にされた弾性部６１を有している。
【００４７】
換言すると、検出素子１０の後端側外面とセラミックセパレータ４０の内面との間に配置される端子６０の弾性部６１は、検出素子１０とセラミックセパレータ４０との距離を拡大させる方向の弾性力を発生する構成にされている。そして、セラミックセパレータ４０の貫通孔４１にリブ４３，４４に沿った形で各端子６０を装着し、その状態でセラミックセパレータ４０の収容部にあたる貫通孔４１に検出素子１０を挿入すると、波形形状により形成される弾性部６１の複数の接触部６０ａが、検出素子１０（端子接続用電極１３，１４，１７，１８を含む）と接触する。この接触により検出素子１０の側面に弾性力を及ぼすと共にセラミックセパレータ４０の内側側面に弾性力を及ぼして、その弾性力により検出素子１０をセラミックセパレータ４０内側で保持する。また、このセラミックセパレータ４０と検出素子１０の側面との間で挟持されることで発揮される弾性部６１の弾性復元力（弾性力）により、セラミックセパレータ４０は外筒３０内部にて保持されることにもなる。
【００４８】
尚、各端子６０は、波形形状の弾性部６１より先端側が折り曲げられて屈曲部６２を有しており、端子６０がセラミックセパレータ４０と検出素子１０との間に装着された状態において、屈曲部６２は、セラミックセパレータ４０の先端面を掛止しており、端子６０の屈曲部６２とは反対側の後端は、セラミックセパレータ４０の後端面より突出している。
【００４９】
その他、端子６０の突出された後端は、酸素センサ１の外部へ延設された４本のリード線６３，６５（図では、２本のみ図示する。尚、他の２本は、紙面前方に位置している。）の各先端に設けられた端子接続金具６３ａ，６５ａに固定されリード線６３，６５と電気的に接続されている。
【００５０】
尚、本実施例の酸素センサ１においては、検出素子１０にて生じた検出信号としての酸素濃淡電池起電力を外部に取り出すための検出信号出力用のリード線２本（一方は、図に示すリード線６３）と、ヒータ駆動電力供給用のリード線２本（一方は、図に示すリード線６５）が外部から外筒３０の内部に引き込まれており、検出信号出力用の各リード線は、検出素子１０の酸素濃淡電池素子１１側に取り付けられた検出信号出力用の端子接続用電極１３，１４に接触する各端子６０に接続され、ヒータ駆動電力供給用の各リード線は、ヒータ１５の側面に取り付けられた端子接続用電極１７，１８に接触する各端子６０に接続されている。
【００５１】
一方、内筒５０は、横断面が円状の金属製筒状体であり、セラミックセパレータ４０を外部の衝撃から保護するための保護部材として設けられている。また、この内筒５０は、外径が、内筒外側側面（即ち、径方向外周面）に対向する外筒３０の内径より所定長さ小さく設計され、内径がセラミックセパレータ４０の外径より若干大きく設計されている。つまり、内筒５０は、セラミックセパレータ４０の外側側面（即ち、外周面）に対して所定の空隙を有した状態で、そのセラミックセパレータ４０の外側側面を包囲する構成にされている。
【００５２】
また、この内筒５０は、先端に径方向外側に折曲された折曲部５１を備えており、この折曲部５１は、主体金具２０の後端の加締めによってセラミックホルダ２５，２６等を主体金具２０内側の貫通孔２１内に収容し検出素子１０を固定する際に、同時に加締め部２０ａによってセラミックホルダ２６の後端面との間で挟持され、主体金具２０に固定される。
【００５３】
この他、内筒５０は、後端に径方向内側に折曲されたセパレータ固定部５３を備えている。内筒５０の内部にセラミックセパレータ４０を収容した状態で、当該内筒５０を上記加締めにより主体金具２０へ固定すると、セパレータ固定部５３がセラミックセパレータ４０の後端面を軸方向先端側に向かって押圧して、セラミックセパレータ４０の先端面が主体金具２０の後端に位置するセラミックホルダ２６の後端面に押圧される。これによって内筒５０内のセラミックセパレータ４０を軸方向に安定して固定することができる。
【００５４】
また、この内筒５０の主体金具２０への固定により、内筒５０の外側側面（径方向外周面）と、その外側側面に対向する外筒３０の内側側面（即ち、内周面）との間には、その間隔方向（即ち、外筒３０の軸中心から延びる径方向）に、０．３ｍｍ以上の空隙が形成される。即ち、内筒５０は、外筒３０の内周面に接触しないように固定される。尚、酸素センサ１では、外筒３０の内側側面と、内筒５０の外側側面と間で最も短くなる空隙の間隔Ａが上記条件を満たすようにされている。
【００５５】
この他、酸素センサ１において、上記内筒５０及びセラミックセパレータ４０は、外筒３０の後端より内部に収容されている。また、内筒５０及びセラミックセパレータ４０より後方に位置する外筒３０後端には、その開口された後端部を閉塞してセンサ内部を気密に保持するためのシール部材として、ゴム製のグロメット６７が装着されている。
【００５６】
グロメット６７は、外周面が外筒３０の内側側面に密着可能な形状にされている。また、このグロメット６７は、上記検出信号出力用の２本のリード線（リード線６３）を挿通して外部に延長するための２つのリード線挿通孔（一方は、リード線挿通孔６８である。他方は、紙面前方に位置する。）と、上記ヒータ駆動電力供給用のリード線（リード線６５）を挿通して外部に延長するための２つのリード線挿通孔（一方は、リード線挿通孔６９である。他方は、紙面前方に位置する。）とを、備えており、これらのリード線挿通孔を介して端子６０に繋がる各リード線を外部に導いている。尚、これらのリード線挿通孔は、グロメット６７の軸方向に貫通するようにして形成されている。
【００５７】
また、このグロメット６７は、外筒３０内に上記セラミックセパレータ４０、内筒５０、端子６０等が収納された後に外筒３０後端に装着され、この後に外筒３０後端の側面から加締められ、自身と外筒３０との間の空隙及びリード線とリード線挿通孔との間の空隙を閉塞して、外筒３０後端からの水分等の外筒３０内部への侵入を防止する。
【００５８】
さて、表１は、地面に固定された状態で地面に対して垂直方向に延びる固定板の螺子孔に、酸素センサ１の取付ねじ部２３を螺合することにより、酸素センサ１を、地面に対して酸素センサ１の中心軸線が平行になるように固定し、この状態で、酸素センサ１の中心軸線から垂直な方向２ｍの高さから、１７ｇの鉄球をガイドパイプに沿って外筒３０の外周面に２００回落下させた耐久試験の結果である。
【００５９】
表１では、外筒３０の厚みが０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍである酸素センサ１のそれぞれについて、外筒３０の内周面と内筒５０の径方向外周面との間で最も短くなる間隔の空隙（図１における空隙Ａ参照）を０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍに設定にして上記耐久試験を行った結果を示し、外筒３０が変形して内筒５０外周面に接触したか否かで耐久を評価した（○は外筒３０が内筒５０に接触していないことを表し、×は外筒３０が内筒５０に接触したことを表す）。
【００６０】
【表１】

【００６１】
表１からも理解できるように、外筒３０の内周面と内筒５０の径方向外周面との空隙が０．３ｍｍ以上である酸素センサ１においては、耐久試験において良好な結果を得ることができた。即ち、本実施例の酸素センサ１のように、厚みが０．３ｍｍ以上で硬度が３００Ｈｖ以上の外筒３０を用いると共に、外筒３０の内周面と内筒５０の径方向外周面との間に０．３ｍｍの空隙を形成すれば、外筒３０が外部から衝撃を受けて内側方向に歪んでも、それによって内側に変形した外筒３０内周面が内筒５０外周面に接触するのを防止することができる。
【００６２】
尚、外筒３０の肉厚は０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であることが望ましい。この肉厚が０．３ｍｍ未満になると、強度的に外筒３０が弱くなりわずかの衝撃でも外筒３０自身が変形・破損を生じる可能性がある。
他方、この肉厚が０．８ｍｍを越えると、外筒３０自身の加工が困難になったりガスセンサの重量が増大したりする場合がある。また、外筒３０の硬度については、２５０Ｈｖ以上、好ましくは、３００Ｈｖ以上であることが望ましい。この硬度が２５０Ｈｖ未満になると、わずかの衝撃でも外筒３０自身が変形・破損を生じる可能性がある。他方、この硬度の上限としては、加工時に外筒３０に割れが生じないようにするために、４２０Ｈｖ以下とすることが望ましい。
【００６３】
以上、酸素センサ１の構成について説明したが、本実施例においては、セラミックセパレータ４０が単一部材で構成されているので、従来のように端子６０を検出素子１０に接触させて固定するための構造を組立により形成する必要がなく、結果、酸素センサ１の製造工程を簡素化することができる。したがって、酸素センサ１の生産効率を向上させることができる。
【００６４】
尚、本実施例の酸素センサ１においては、検出素子１０をセラミックホルダ２５，２６との間に介在するセラミック粉末２７により主体金具２０内にて保持するようにしたが、本発明のガスセンサにおける検出素子を保持する構成は、これに限定されない。ところで、セラミックホルダ２５，２６、及びセラミック粉末２７を主体金具２０内に保持する構成では、例えば、セラミック粉末２７の後端側に隣接するセラミックホルダ２６（第二セラミックホルダ２６）を用いて、検出素子１０の端子接続用電極１３，１４，１７，１８と各端子６０とを接触する構成を図ることも考えられる。つまり、主体金具２０の後端側の内側にて保持される第二セラミックホルダ２６の貫通孔内周面と検出素子１０側面との間に端子６０を挟持する構成にするのである。
【００６５】
しかし、セラミック粉末２７を備える形で検出素子１０を主体金具２０内にて保持させた場合、このセラミック粉末２７が排気管内に生じる水分や湿度の影響を受けて吸水する可能性がある。そのために、セラミック粉末２７に隣接する第二セラミックホルダ２６を用いて検出素子１０の端子接続用電極１３，１４，１７，１８と各端子６０との接触を図った場合、セラミック粉末２７による吸水の影響が第二セラミックホルダ２６に及び短絡等を引き起こす可能性がある。
【００６６】
一方、セラミック粉末２７を備える形で検出素子１０を主体金具２０内に保持する構成であっても、本発明のように、検出素子１０の後端側を主体金具２０の後端から突出させ、その後端側の周囲を収容するように第二セラミックホルダ２６とは別部材のセラミックセパレータ４０（即ち、端子固定部材）を設ける構成を図ることにより、各端子６０と検出素子１０の端子接続用電極１３，１４，１７，１８との接触を実現させるセラミックセパレータ４０をセラミック粉末２７から離間させ、上記のようにセラミック粉末２７の吸水に伴う短絡等の不具合を生ずることのない信頼性の高いガスセンサを提供することができる。
【００６７】
この他、本実施例では、セラミックセパレータ４０の内側側面にリブ４３，４４を設けて、端子６０の位置決め構造を形成しているため、端子６０をセラミックセパレータ４０内の所定位置に適切に配置することができて、端子６０を検出素子１０の端子接続用電極１３，１４，１７，１８に良好に接触させることができる。
【００６８】
また、本実施例の酸素センサ１においては、セラミックセパレータ４０が、保護部材としての内筒５０を介して、外筒３０の内側側面から所定間隔離れた位置に配置されているので、外筒３０が外的衝撃等によって歪んでも、それによって、セラミックセパレータ４０が破損したり、検出素子１０が折れたりするのを防止することができる。
【００６９】
特に、本実施例の酸素センサ１では、内筒５０後端のセパレータ固定部５３でセラミックセパレータ４０を主体金具２０側のセラミックホルダ２６の後端面に押圧する手法を採用し、セラミックセパレータ４０を、内筒５０の内側側面に接触させないようにして固定しているので、内筒５０によって、外的衝撃がセラミックセパレータ４０に影響を与えるのを効果的に防止することができる。
【００７０】
次に、第二実施例として、酸素センサ７１の構成について図６を用いて説明する。尚、図６は、第二実施例の酸素センサ７１内部の構成を表した軸方向の概略断面図である。第二実施例の酸素センサ７１の構成は、第一実施例の酸素センサ１の構成と類似するため、以下では、第一実施例の酸素センサ１と異なる構成に関してのみ詳細に説明することとし、同一構成の各部の詳細説明は省略することとする。
【００７１】
図６に示すように、第二実施例の酸素センサ７１は、主に、後端に端子接続用電極１３，１４，１７，１８を備えた検出素子１０’と、検出素子１０’の径方向周囲を取り囲む主体金具２０と、リード線６３，６５に繋がる端子８０と、端子８０を内側に収容するセラミックセパレータ９０と、内筒５０と、主体金具２０より後部に配置される検出素子１０’の後部、端子８０、セラミックセパレータ９０、内筒５０、グロメット６７などを、内側に収容する外筒３０と、を備えている。
【００７２】
検出素子１０’は、第一実施例の酸素センサ１の検出素子１０と軸方向の長さが異なる程度で略同一形状に構成され、主体金具２０は、酸素センサ１と同形状にされている。この検出素子１０’は、酸素センサ１と同様に、両端が主体金具２０から突出された状態で、セラミックホルダ２５，２６、セラミック粉末２７等を介して主体金具２０に固定されている。
【００７３】
また、検出素子１０’の後端には、横断面が第一実施例のセラミックセパレータ４０の貫通孔４１と同様にＨ字形状にされた貫通孔９１を有するセラミックセパレータ９０が装着されている。
このセラミックセパレータ９０は、折曲部５１で加締められ主体金具２０に固定された内筒５０に包囲されており、その内筒５０後端に設けられたセパレータ固定部５３により板バネ９３を介して、内筒５０内側で主体金具２０のセラミックホルダ２６後端面に向かって押圧され、所定位置に固定されている。
【００７４】
また特に、このセラミックセパレータ９０は、外径が内筒５０の内径と略同一寸法にされており、内筒５０の内側側面に接触する構成にされている。つまり、セラミックセパレータ９０は、外側側面（即ち、外周面）を内筒５０の内側側面に支持されて、内筒５０内側に固定されている。
【００７５】
また、このセラミックセパレータ９０の貫通孔９１には、一端がリード線６３，６５の端子接続金具６３ａ，６５ａ（尚、図示しないが、第一実施例の酸素センサ１と同様、酸素センサ７１には、端子接続金具を有するリード線が更に二つ備えられている。）に固定され、他端が検出素子１０’の端子接続用電極１３，１４，１７，１８に接触する弾性変形可能な４つの端子８０が装着されている。
【００７６】
この４つの端子８０は夫々、金属板の曲折により形成されており、セラミックセパレータ９０の内側側面に接触するセパレータ接触部８０ａと、セパレータ接触部８０ａの先端から後端側に位置する検出素子１０’の上記セパレータ接触部８０ａに対向する端子接続用電極１３，１４，１７，１８方向に延びる電極接触部８０ｂと、セパレータ接触部８０ａの後端からリード線６３，６５の端子接続金具６３ａ，６５ａ方向に延び、その端子接続金具６３ａ，６５ａに固定されるリード線接触部８０ｃと、を備えている。
【００７７】
各端子８０の電極接触部８０ｂは、セパレータ接触部８０ａに対向する検出素子１０’の端子接続用電極１３，１４，１７，１８のいずれかと接触する接触部８０ｄを有し、接触部８０ｄより周囲で、セラミックセパレータ９０内側側面方向に反った形状にされている。この端子８０は、検出素子１０’の後端側側面とセラミックセパレータ９０の間隔方向に、弾性を有しており、セラミックセパレータ９０と検出素子１０’との間に介装されると、弾性変形して検出素子１０’側面に弾性力を及ぼしつつ、接触部８０ｄにて検出素子１０’の端子接続用電極１３，１４，１７，１８に接触して、その端子接続用電極１３，１４，１７，１８と電気的に接続される。
【００７８】
以上、第二実施例の酸素センサ７１の構成について説明したが、第二実施例の酸素センサ７１においては、セラミックセパレータ９０を、内筒５０の内側で嵌合するようにして固定することができるので、セラミックセパレータ９０の位置決めを簡単に行うことができて、検出素子１０に対して安定してセラミックセパレータ９０を固定することができる。その他、概ね第一実施例の酸素センサ１と同様の効果を得ることができる。
【００７９】
尚、本発明の外部カバーは、本実施例における外筒３０に相当する。また、本発明の端子固定部材は、本実施例におけるセラミックセパレータ４０，９０に相当する。そして、セラミックセパレータ４０，９０は、軸方向に形成された貫通孔４１，９１によって両端が開口された中空状にされている。また、セラミックセパレータ４０，９０は、外筒３０との間で所定の空隙を形成する内筒５０より外径が小さく設定されることにより、自身外周面とその外周面に対向する外筒３０内周面との間に所定の空隙を形成可能な構成にされている。
【００８０】
また、本発明の保護部材は、内筒５０に相当し、本発明の保護部材の後端に設けられた折曲部は、本実施例の内筒５０の後端に設けられたセパレータ固定部５３に相当する。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明のガスセンサは、上記実施例の内容に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
【００８１】
第一実施例及び第二実施例では、セラミックセパレータ４０，９０を、主体金具２０後端側に位置するセラミックホルダ２６に当接させて、セラミックセパレータ４０，９０の軸方向の位置決めを図るようにした酸素センサ１，７１について説明したが、例えば、セラミックセパレータ４０，９０をセラミックホルダ２６の後端面から所定間隔離して固定するようにしてもよい。この場合には、内筒５０内側のセラミックセパレータ４０，９０を端子６０，８０の弾性力を利用して保持するようにすればよい。
【００８２】
この他、第一実施例及び第二実施例では、４つの端子接続用電極１３，１４，１７，１８を後部に有する検出素子１０，１０’を備えた酸素センサ１，７１を例に挙げて説明したが、勿論、その他の数（例えば、５個、６個）の端子接続用電極を有する検出素子を備えたガスセンサに、本発明を適用することも可能である。
【００８３】
例えば、検出素子の両面に３つずつ計６つの端子接続用電極を有する検出素子を備えるガスセンサに本発明を適用する場合には、図７に示すように、セラミックセパレータ１００の貫通孔１０１の横断面を、概略「王」字状にすればよい。つまり、検出素子の端子接続用電極に対向するセラミックセパレータ１００の各内側側面に、軸方向に延びる凸条を等間隔で２つずつ形成し、これによって計４つのリブ１０３〜１０６を形成すればよい。このリブ１０３〜１０６に沿って端子をセラミックセパレータ１００に挿入して、検出素子側面と、セラミックセパレータ１００の内側側面との間に端子を介装すれば、セラミックセパレータ１００内において、端子を所定位置に固定して、その端子を良好な状態で検出素子の端子接続用電極に電気的に接続することができる。
【００８４】
また、上記実施例では、酸素センサを例に挙げて説明したが、勿論、その他の種類のガスセンサに本発明を適用することも可能であるし、板状の検出素子１０，１０’以外の形状の検出素子を使用するガスセンサに本発明を適用することも可能である。
【００８５】
この他、上記実施例では、内筒５０の先端を主体金具２０側に固定するようにしたが、このように内筒５０を固定する必要は必ずしもなく、例えば、内筒５０外側側面と外筒３０内側側面とを、軸方向に垂直に延びる梁材などで接続して、内筒５０を外筒３０内側に固定してもよい。
【００８６】
また、セラミックセパレータ４０，９０，１００の先端面に位置決め用の凸部を設け、セラミックホルダ２６の後端面に凹部を設けて、これらを合わせるようにして、セラミックセパレータ４０，９０，１００を主体金具２０側（セラミックホルダ２６の先端面）に当接させれば、軸方向及び軸に垂直な方向に、セラミックセパレータ４０，９０，１００を位置決めすることができる。このようにすれば、センサの組み立てを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施例の酸素センサ１の構成を表す概略断面図である。
【図２】検出素子１０の構成を表す説明図である。
【図３】検出素子１０の軸方向から見た後端面の構成を表す概略側面図である。
【図４】セラミックセパレータ４０付近の構成を概略的に表す拡大断面図である。
【図５】セラミックセパレータ４０の横断面の構成を表す概略断面図である。
【図６】第二実施例の酸素センサ７１の構成を表す断面図である。
【図７】セラミックセパレータ１００の横断面の構成を表す概略断面図である。
【図８】従来のガスセンサ１２１の構成を表す概略断面図である。
【符号の説明】
１，７１…酸素センサ、１０，１０’…検出素子、１１…酸素濃淡電池素子、１２ａ…検知電極、１２ｂ…基準電極、１３，１４，１７，１８…端子接続用電極、１５…ヒータ、１９…検出部、２０…主体金具、２０ａ…加締め部、２１，４１，９１，１０１…貫通孔、２２…段部、２３…取付ねじ部、２５，２６…セラミックホルダ、２７…セラミック粉末、２８，２９…プロテクタ、２８ａ，２９ａ…ガス透過口、３０…外筒、４０，９０，１００…セラミックセパレータ、４３，４４，１０３〜１０６…リブ、４５…溝部、５０…内筒、５１…折曲部、５３…セパレータ固定部、６０，８０…端子、６０ａ，８０ｄ…接触部、６１…弾性部、６２…屈曲部、６３，６５…リード線、６３ａ，６５ａ…端子接続金具、６７…グロメット、６８，６９…リード線挿通孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas sensor that can be installed in an exhaust system or the like of an internal combustion engine to detect the concentration of a specific gas component in a mixed gas (exhaust gas or the like).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types of gas sensors such as an HC sensor, a NOx sensor, and an oxygen sensor that detect the concentration of a specific gas component from a mixed gas are known.
[0003]
Further, as such a gas sensor, a terminal connection electrode for outputting a detection signal from the detection unit of the detection element is provided on the rear end side of the detection element, and the detection unit formed on the front side of the detection element is covered. While exposing to the measurement gas, the rear end side of the detection element is projected from the rear end of the metal shell constituting the element holder, and the terminal connection electrode of the detection element and the lead wire for detection signal output, etc. What is electrically connected via various members is known.
[0004]
As the gas sensor, for example, a platinum (Pt) wire having a function as the terminal connection electrode of the detection element is extended to a size connectable to the tip of the lead wire, and one end thereof is fixed to the detection element. An oxygen sensor having the other end connected to a lead wire is known.
[0005]
However, in the sensor having such a configuration, there is a problem that the platinum wire is easily broken due to an external impact or the like. Therefore, conventionally, a terminal fixing member having a terminal connected to the lead wire is attached to the back of the detection element. The above problem has been solved by connecting to the terminal connection electrode formed on the end side.
[0006]
For example, in a gas sensor 121 as shown in FIG. 8 represented by Japanese Patent Laid-Open No. 2001-188060, the detection element 125 is protruded from both ends (front end and rear end) of the metal shell 123 so as to protrude from the end. 125 is held by the metal shell 123, and a terminal fixing member 135 having

terminals

131 and 133 inside is attached to the rear end side of the detection element 125 where the

terminal connection electrodes

127 and 129 are formed. The electrical connection between the

terminal connection electrodes

127 and 129 of the detection element 125 and the detection signal

output lead wires

137 and 139 is kept good.
[0007]
In addition, in the gas sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-190716, terminals are arranged at predetermined positions in the caulking ring by various parts such as a pair of insulating housings and a pair of fixing brackets, and this is arranged at the rear end of the detection element. The terminal is brought into contact with the terminal connection electrode of the detection element by fixing the caulking ring to the inner cylinder member, thereby maintaining the electrical connection between the lead wire and the terminal connection electrode. It was like that.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the gas sensor 121 configured as shown in FIG. 8, the outer side surface (outer peripheral surface) of the terminal fixing member 135 is in contact with the inner side surface (inner peripheral surface) of the outer cover 141, or the terminal fixing member 135. Since there is only a slight gap between the outer side surface of the outer cover 141 and the inner side surface of the outer cover 141, if the outer cover 141 is deformed by an external impact or the like, the terminal fixing member 135 is impacted by the deformation, and the terminal The fixing member 135 may be damaged or a load may be applied to the detection element 125, causing the detection element 125 to break.
[0009]
On the other hand, in the latter gas sensor, the caulking is arranged with a predetermined gap from the outer cover, so that the external impact is hard to reach the caulking and is detected in comparison with the gas sensor of FIG. It was possible to suppress a load from being applied to the rear end of the element. However, since the terminals must be arranged at predetermined positions in the caulking ring using various parts, the number of assembly steps is large and the production efficiency is not very good. In addition, since the terminal is fixed in the caulking ring by various parts composed of a plurality of members, the dimensional accuracy of the various parts tends to affect the fixing force of the terminal, and it is not easy to fix the terminal stably.
[0010]
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a gas sensor that can be easily assembled and is resistant to external impact.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention according to claim 1, wherein the detection element is provided on the front end side and the terminal connection electrode is provided on the rear end side, extending in the axial direction, and the front end of the detection element The side of the sensor element is exposed to the gas to be measured and the rear end side of the detection element protrudes from the rear end of the sensor element. An external cover that houses the rear end side of the detection element protruding from the rear end inside, an insulating terminal fixing member that is attached to the rear end side of the detection element inside the external cover, and a lead wire that extends from the outside of the sensor The terminal fixing member is externally impacted by enclosing at least the radially outer peripheral surface of the terminal fixing member inside the outer cover of the gas sensor, which is electrically connected and has a terminal disposed in the terminal fixing member. Protect from It is provided because of the protection member.
[0012]
In addition, the terminal fixing member has a housing portion that surrounds the periphery of the rear end side of the detection element, and has a predetermined gap between its radial outer peripheral surface and the outer cover inner peripheral surface facing the radial outer peripheral surface. It is comprised with the single hollow member which can form a space | gap. In addition, the gas sensor is configured such that the terminal and the terminal connection electrode of the detection element come into contact with each other and the terminal is connected to the terminal fixing member and the detection element by accommodating the rear end side of the detection element in the accommodating portion of the terminal fixing member. It is configured to be sandwiched between and fixed.
[0013]
In the gas sensor according to claim 1 configured as described above, since the protective member is provided between the outer peripheral surface of the terminal fixing member and the inner peripheral surface of the outer cover, even if an impact is transmitted from the outside to the outer cover. The impact applied to the terminal fixing member can be reduced by the protective member. In particular, since the terminal fixing member is disposed at a predetermined interval from the inner peripheral surface of the outer cover, it is possible to effectively suppress transmission of an impact from the outer cover to the terminal fixing member.
[0014]
In addition, in the gas sensor according to the first aspect, since the terminal fixing member is constituted by a single member, it is not necessary to assemble the terminal fixing member using a plurality of members, compared with the gas sensor exemplified in the prior art. The number of processes during manufacturing can be reduced. The term “single member” as used herein is configured so that there is no break in the housing surrounding the rear end side of the detection element when a cross section perpendicular to the axial direction is taken with respect to the terminal fixing member. Means what is being.
[0015]
Further, if a terminal fixing member is constituted by a plurality of members and each member is stacked in a direction perpendicular to the axial direction to fix the terminal, there is a possibility that the terminal cannot be fixed satisfactorily. Then, since the terminal fixing member is constituted by a single member, the terminal is satisfactorily positioned between the detection element and the terminal fixing member (that is, the terminal connection electrode of the detection element and the terminal are excellent). It can be fixed in the form of being clamped at a connectable position).
[0016]
In other words, according to the present invention, it is possible to effectively suppress the terminal fixing member and thus the detection element from being damaged by an external impact while suppressing the number of assembly steps. As a result, the durability is excellent. A highly reliable gas sensor can be provided at low cost.
[0017]
  In the present invention, an insulating ceramic holder surrounding the periphery of the detection element is provided inside the rear end side of the metal shell, and the gas sensor is attached to the bent portion provided at the rear end of the metal shell. By pressing the terminal fixing member against the rear end surface of the ceramic holder, the terminal fixing member is fixed so as not to be displaced with respect to the detection element.
In the gas sensor having such a configuration, since the terminal fixing member can be fixed in the axial direction of the detection element by the bent portion, the terminal fixing member swings in the axial direction of the detection element due to external vibration. Can be prevented. In addition, since the terminal fixing member is fixed to the rear end surface of the ceramic holder disposed inside the rear end side of the metal shell using the protective member, the terminal fixing member is fixed perpendicular to the axial direction of the detection element. The terminal fixing member can be made not to swing in the direction. Therefore, according to this gas sensor, it is possible to maintain a good electrical connection between the terminal connection electrode and the terminal regardless of an external impact or the like, and the terminal fixing member is shaken by receiving an external impact. It can suppress more reliably that it moves and a detection element breaks.
The terminal fixing member may be brought into contact with the rear end surface of the ceramic holder. In this way, the terminal fixing member can be easily positioned with respect to the detection element axial direction.
[0018]
  Further, the terminal fixing member of the gas sensor may be a hollow member that includes a through hole that penetrates the terminal fixing member in the axial direction, and that uses the through hole as an accommodating portion that accommodates the rear end side of the detection element. In addition, it is a hollow member provided with a bottomed recess extending in the axial direction from the surface (front end surface) facing the detection element side of the terminal fixing member, and the recess is used as an accommodating portion for accommodating the rear end side of the detection element. There may be.
  Further, the protective member may be an impact absorbing material having elasticity, or may be a metallic cylindrical body surrounding the terminal fixing member. In particular, when the protective member is made of a metal cylindrical body, the durability of the sensor can be effectively improved against a strong impact from the outside.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, when a gap is provided between the radially outer peripheral surface of the protective member and the inner peripheral surface of the outer cover facing the radially outer peripheral surface, the outer cover is subjected to a strong impact from the outside. It is possible to effectively prevent the impact from being transmitted directly to the terminal fixing member when the is recessed inward. More specifically, when the protective member is a cylindrical body, the outer diameter of the cylindrical body may be smaller than the inner diameter of the outer cover by a predetermined length.
[0020]
In particular, as described in claim 3, when the gap between the radially outer peripheral surface of the protective member and the inner peripheral surface of the outer cover facing the radially outer peripheral surface is set to 0.3 mm or more, from the outside When the outer cover is recessed inward due to a strong impact, it is possible to sufficiently suppress the recess from hitting the protective member. In addition, it is desirable that the gap between the radially outer peripheral surface of the protective member and the inner peripheral surface of the outer cover facing the radially outer peripheral surface is set to 0.5 mm or more.
[0021]
  Further, in the gas sensor (claims 1 to 3), the protective member may be fixed to the metal shell on the tip end side of the gas sensor as described in claim 4.
  When the gas sensor vibrates due to an external factor, the protection member vibrates relative to the metal shell if the metal shell that holds the protective member and the detection element does not vibrate. May put a load on the detection element through the terminal fixing member. On the other hand, the present invention (Claim 4If the gas sensor is configured as in (), the protection member can be interlocked with the vibration of the metal shell that holds the detection element, and the protection member is disposed at a fixed position relative to the metal shell. be able to. As a result, it is not necessary to apply a load due to vibration or the like to the detection element. Therefore, it is possible to prevent the detection element from being damaged due to an external impact or the like and being damaged.
[0022]
In addition, when fixing a protection member as described in Claim 4, it is good to specifically fix a protection member to the said metal fitting by crimping at the rear end of the metal fitting. According to the gas sensor of the fifth aspect configured as described above, the protective member can be stably fixed to the metal shell over a long period of time. Further, when the member for holding the detection element is accommodated in the metal shell, and when these are fixed by caulking at the rear end of the metal shell, the protective member can be fixed at the same time. Can be suppressed.
[0027]
  In addition, claims 1 toClaim 5In the gas sensor according to any one of the above, it is preferable that the terminal fixing member be provided with a positioning structure for positioning the terminal at a predetermined position between the detection element and the inner surface of the terminal fixing member.
  It was configured like thisClaim 6Since the terminal can be appropriately connected to the terminal connection electrode of the detection element, the detection signal can be satisfactorily taken out from the lead wire. Moreover, since it has a positioning structure, it can suppress that the position of a terminal shifts | deviates by the strong impact from the outside.
[0028]
  More specifically, the positioning structure is formed by forming a positioning rib on the inner surface of the terminal fixing member for fixing the terminal at a predetermined position of the detection element between the detection element and the inner surface of the terminal fixing member. The terminal fixing member which has can be formed.
  Moreover, the terminal accommodated inside the terminal fixing member isClaim 7As described above, it is preferable to have an elastic portion that contacts the terminal connection electrode of the detection element while being elastically deformed while being sandwiched between the terminal fixing member and the detection element.
[0029]
  Configured like thisClaim 7In the gas sensor described in (2), in addition to being able to connect the terminal well to the terminal connection electrode of the detection element, an elastic part that is exerted by pinching an external impact between the terminal fixing member and the detection element It can be absorbed by elastic force. Further, it is possible to fix the terminal fixing member by utilizing the elastic restoring force of the elastic portion sandwiched between the terminal fixing member and the detection element.
[0030]
  In addition, when the elastic portion is brought into contact with the terminal connection electrode while exerting an elastic force on the detection element, if the contact point to the terminal connection electrode is only one point, the elastic force is concentrated on that one point. The detection element may be damaged. Therefore,Claim 7The terminal in the gas sensor described inClaim 8As described above, it is preferably formed in a corrugated shape so as to have a plurality of contact portions in contact with the detection element.
[0031]
In the gas sensor having such a configuration, the elastic force can be dispersed by the plurality of contact portions and exerted on the detection element, so that the detection element can be prevented from being damaged by the elastic force.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of an oxygen sensor 1 of a first embodiment as a gas sensor to which the present invention is applied.
[0033]
As shown in FIG. 1, the oxygen sensor 1 according to the first embodiment includes a plate-shaped detection element 10 that is long in the axial direction, a cylindrical metal shell 20 having a through-hole 21 in the center, an outer cylinder 30, and the like. It is configured.
As shown in FIG. 2, the detection element 10 is configured to heat the oxygen concentration cell element 11 made of an oxygen ion conductive solid electrolyte mainly composed of zirconia or the like and the oxygen concentration cell element 11 to a predetermined activation temperature. The heater 15 is laminated and held by the metal shell 20. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the detection element 10. FIG. 3 is a schematic side view showing the configuration of the rear end face of the detection element 10.
[0034]
A detection electrode 12a and a reference electrode 12b (each made of platinum) as a detection unit 19 for detecting the oxygen concentration are formed on both side surfaces on the front end side of the oxygen concentration cell element 11, and are opposite to the heater contact surface at the rear end. On this surface, a terminal connection electrode 13 conducted to the detection electrode 12a and a terminal connection electrode 14 conducted to the reference electrode 12b are arranged side by side. In this embodiment, the detection electrode 12a and the terminal connection electrode 13 are integrally formed. The reference electrode 12b and the terminal connection electrode 14 are electrically connected through a through hole (not shown) penetrating the oxygen concentration battery element 11.
[0035]
The heater 15 has a resistance heating element pattern 16 embedded in the ceramic substrate (specifically, the resistance heating element pattern 16 is disposed between the ceramic sheets). A pair of

terminal connection electrodes

17 and 18 for supplying power for driving the heater from the outside are formed on the surface opposite to the contact surface of the oxygen concentration cell element 11. The

terminal connection electrodes

17 and 18 and both ends of the resistance heating element pattern 16 are electrically connected through two through holes (not shown) penetrating one ceramic sheet. More specifically, a total of four

terminal connection electrodes

13, 14, 17, 18 are arranged symmetrically with respect to the axial center of the detection element 10 as shown in FIG. 3. Although not shown in FIG. 2, a porous electrode protective layer is laminated on the surface of the oxygen concentration cell element 11 on which the detection electrode 12a is formed in order to ensure the poisoning resistance of the detection electrode 12a. The
[0036]
On the other hand, the metal shell 20 has a through hole 21 formed in the axial direction, is formed in a hollow shape having both ends opened by the through hole 21, and has a convex step portion 22 on the central side wall. Has been.
In the through hole 21 of the metal shell 20,

ceramic holders

25 and 26 surrounding the periphery of the long plate-shaped detection element 10, and ceramic powder 27 for holding the periphery of the detection element 10, the ceramic holder 25, ceramic powder 27 and ceramic holder 26 are laminated in this order from the tip side (downward).
[0037]
The

ceramic holders

25 and 26 are made of insulating ceramic as a cylindrical body having an insertion hole through which the detection element 10 can be inserted. The metal shell 20 includes the

ceramic holders

25 and 26 and the side surface of the detection element 10. By holding the ceramic powder 27 that holds the inner side of itself inside, the outer periphery in the vicinity of the central portion in the axial direction of the detection element 10 is fixed in the through hole 21 in an electrically insulated state. At this time, the metal shell 20 protrudes from the front end side of the through hole 21 to the front end side of the detection element 10 provided with the detection portion 19 and protrudes from the rear end side of the through hole 21 to the rear end side of the detection element 10. In this way, the detection element 10 is held.
[0038]
Further, on the outer periphery of the metal shell 20, there is formed a mounting screw portion 23 that can be screwed into a mounting hole (not shown) formed in the wall surface of a pipe filled with a gas to be measured such as an exhaust pipe. The metal fitting 20 is screwed into the mounting hole to fix the oxygen sensor 1 to the tube, and the front end side where the detection portion 19 of the detection element 10 is formed is exposed to the gas to be measured that fills the tube. To place.
[0039]
A first protector 28 and a second protector 29 that cover the distal end side of the detection element 10 with a predetermined interval are attached to the distal end of the metal shell 20. The first protector 28 and the second protector 29 are formed with a plurality of gas permeation ports 28a and 29a for introducing the gas to be measured to the inside.
[0040]
On the other hand, the outer cylinder 30 is for accommodating each part of the sensor including the rear end side of the detection element 10 from the outside so as to protect it from outside water, oil, stepping stones, etc., and is made of a metal such as stainless steel. The front end opening is externally fitted to a portion on the rear side of the step portion 22 of the metal shell 20, and is fixed by all-around laser welding or the like.
[0041]
That is, the outer cylinder 30 includes a rear end side of the detection element 10 protruding from the rear end of the metal shell 20, an insulating ceramic separator 40 formed in a hollow shape by ceramic, and an inner cylinder surrounding the ceramic separator 40. Each part of the sensor such as 50 is accommodated. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view along the detection element axial direction schematically showing the configuration in the vicinity of the ceramic separator 40. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a cross section perpendicular to the axial direction of the ceramic separator 40.
[0042]
The ceramic separator 40 has a detection element 10 having a substantially H-shaped cross section and a through-hole 41 for mounting a terminal 60, which will be described later, in the center (axial center), and the outer edge is the shape of the inner edge of the inner cylinder 50. It is configured as a cylindrical body having the same shape (circular in this embodiment).
[0043]
The ceramic separator 40 faces the side surface on which the

terminal connection electrodes

13 and 14 of the detection element 10 inserted into the through hole 41 are formed and the side surface on which the

terminal connection electrodes

17 and 18 are formed. Convex ridges (that is, “

ribs

43 and 44”) on the inner side surfaces (each inner side surface of the through hole 41) along the axial direction and between the

terminal connection electrodes

13 and 14 and 17 and 18. ).
[0044]
The

ribs

43 and 44 protrude from the inner side surface of the ceramic separator 40 to such an extent that the

ribs

43 and 44 do not contact the rear end side surface of the detection element 10 inserted into the through hole 41. It is provided as a thing (positioning structure) for positioning inside and fixing to a predetermined position. That is, the terminal 60 is accommodated and positioned in the groove 45 formed on the inner side surface of the ceramic separator 40 by the

ribs

43 and 44. Further, the

ribs

43 and 44 can surely prevent a short circuit between the terminals 60 arranged adjacent to each other.
[0045]
The ceramic separator 40 is fired in a state where the ceramic powder is molded into the above shape, and is constituted by a single member rather than an assembly type. That is, the ceramic separator 40 is configured so that there is no cut in the inner surface of the through hole 41 when a cross section perpendicular to the axial direction is taken.
[0046]
On the other hand, the plurality (four in this embodiment) of terminals 60 accommodated inside the ceramic separator 40 are elastically deformable and can maintain their elasticity (spring elasticity) even when repeatedly exposed to high temperatures. It is made of metal such as Inconel or stainless steel. Further, each terminal 60 is sandwiched between the outer surface on the rear end side of the detection element 10 and the inner surface of the ceramic separator 40 (through hole 41) so that it can be compressed and deformed. It has the elastic part 61 made into the waveform shape which has multiple height differences in the space | interval direction.
[0047]
In other words, the elastic portion 61 of the terminal 60 disposed between the rear end side outer surface of the detection element 10 and the inner surface of the ceramic separator 40 has an elastic force in a direction that increases the distance between the detection element 10 and the ceramic separator 40. It is configured to occur. Then, when each terminal 60 is attached to the through hole 41 of the ceramic separator 40 along the

ribs

43 and 44 and the detection element 10 is inserted into the through hole 41 corresponding to the housing portion of the ceramic separator 40 in this state, the waveform shape is increased. A plurality of contact portions 60a of the formed elastic portion 61 are in contact with the detection element 10 (including the

terminal connection electrodes

13, 14, 17, 18). This contact exerts an elastic force on the side surface of the detection element 10 and an elastic force on the inner side surface of the ceramic separator 40, and the detection element 10 is held inside the ceramic separator 40 by the elastic force. Further, the ceramic separator 40 is held inside the outer cylinder 30 by the elastic restoring force (elastic force) of the elastic portion 61 which is exhibited by being sandwiched between the ceramic separator 40 and the side surface of the detection element 10. It will also be.
[0048]
Each terminal 60 has a bent portion 62 that is bent at the front end side from the corrugated elastic portion 61. When the terminal 60 is mounted between the ceramic separator 40 and the detection element 10, the bent portion is provided. 62 hangs the front end surface of the ceramic separator 40, and the rear end of the terminal 60 opposite to the bent portion 62 protrudes from the rear end surface of the ceramic separator 40.
[0049]
In addition, the protruding rear end of the terminal 60 has four lead wires 63 and 65 (only two are shown in the drawing. The other two are on the front side of the page). Are fixed to the terminal connection fittings 63a and 65a provided at the respective tips of the

lead wires

63 and 65, and are electrically connected to the

lead wires

63 and 65.
[0050]
In the oxygen sensor 1 of the present embodiment, two lead wires for detection signal output for taking out the oxygen concentration cell electromotive force as a detection signal generated by the detection element 10 to the outside (one is shown in the figure). Lead wire 63) and two lead wires for supplying heater driving power (one lead wire 65 shown in the figure) are drawn from the outside into the outer cylinder 30, and each lead wire for detecting signal output is The lead wires for supplying heater driving power are connected to the terminals 60 which are in contact with the detection signal output

terminal connection electrodes

13 and 14 attached to the oxygen concentration cell element 11 side of the detection element 10. Are connected to the terminals 60 which are in contact with the

terminal connection electrodes

17 and 18 attached to the side surfaces of the terminals.
[0051]
On the other hand, the inner cylinder 50 is a metal cylindrical body having a circular cross section, and is provided as a protective member for protecting the ceramic separator 40 from an external impact. The inner cylinder 50 is designed to have an outer diameter that is a predetermined length smaller than the inner diameter of the outer cylinder 30 facing the outer side surface of the inner cylinder (that is, the outer circumferential surface in the radial direction), and the inner diameter is slightly smaller than the outer diameter of the ceramic separator 40. Designed large. That is, the inner cylinder 50 is configured to surround the outer side surface of the ceramic separator 40 with a predetermined gap with respect to the outer side surface (that is, the outer peripheral surface) of the ceramic separator 40.
[0052]
In addition, the inner cylinder 50 includes a bent portion 51 that is bent radially outward at the front end. The bent portion 51 is formed by caulking the rear end of the metal shell 20 and the

ceramic holders

25 and 26. Is housed in the through hole 21 inside the metal shell 20 and the detection element 10 is fixed, at the same time, it is sandwiched between the rear end surface of the ceramic holder 26 by the crimping portion 20 a and fixed to the metal shell 20.
[0053]
In addition, the inner cylinder 50 includes a separator fixing portion 53 that is bent radially inward at the rear end. When the inner cylinder 50 is fixed to the metal shell 20 by the caulking in a state where the ceramic separator 40 is accommodated in the inner cylinder 50, the separator fixing portion 53 causes the rear end surface of the ceramic separator 40 to face toward the front end in the axial direction. By pressing, the front end surface of the ceramic separator 40 is pressed against the rear end surface of the ceramic holder 26 located at the rear end of the metal shell 20. Thereby, the ceramic separator 40 in the inner cylinder 50 can be stably fixed in the axial direction.
[0054]
Further, by fixing the inner cylinder 50 to the metal shell 20, the outer side surface (radial outer peripheral surface) of the inner cylinder 50 and the inner side surface (that is, inner peripheral surface) of the outer cylinder 30 facing the outer side surface are formed. A gap of 0.3 mm or more is formed between the gaps (that is, the radial direction extending from the axial center of the outer cylinder 30). That is, the inner cylinder 50 is fixed so as not to contact the inner peripheral surface of the outer cylinder 30. In the oxygen sensor 1, the gap A that is the shortest between the inner side surface of the outer cylinder 30 and the outer side surface of the inner cylinder 50 is configured to satisfy the above condition.
[0055]
In addition, in the oxygen sensor 1, the inner cylinder 50 and the ceramic separator 40 are accommodated inside from the rear end of the outer cylinder 30. A rubber grommet is used as a sealing member for closing the rear end of the outer cylinder 30 positioned behind the inner cylinder 50 and the ceramic separator 40 to keep the inside of the sensor airtight. 67 is installed.
[0056]
The grommet 67 has an outer peripheral surface that can be in close contact with the inner side surface of the outer cylinder 30. The grommet 67 has two lead wire insertion holes (one is a lead wire insertion hole 68) through which the two lead wires (lead wire 63) for outputting the detection signal are inserted and extended to the outside. The other is located in front of the paper surface.) And two lead wire insertion holes (one for lead wire insertion) through which the heater driving power supply lead wire (lead wire 65) is inserted and extended to the outside. A hole 69. The other is located in front of the paper surface.), And each lead wire connected to the terminal 60 is led to the outside through these lead wire insertion holes. These lead wire insertion holes are formed so as to penetrate in the axial direction of the grommet 67.
[0057]
The grommet 67 is attached to the rear end of the outer cylinder 30 after the ceramic separator 40, the inner cylinder 50, the terminal 60, etc. are accommodated in the outer cylinder 30, and is then crimped from the side surface of the rear end of the outer cylinder 30. The gap between itself and the outer cylinder 30 and the gap between the lead wire and the lead wire insertion hole are closed to prevent moisture and the like from entering the inside of the outer cylinder 30 from the rear end of the outer cylinder 30. .
[0058]
Now, Table 1 shows that the oxygen sensor 1 is attached to the ground by screwing the mounting screw portion 23 of the oxygen sensor 1 into a screw hole of a fixing plate that is fixed to the ground and extends in a direction perpendicular to the ground. The oxygen sensor 1 is fixed so that the central axis of the oxygen sensor 1 is parallel to the outer cylinder 30. In this state, a 17 g iron ball is placed along the guide pipe from a height of 2 m perpendicular to the central axis of the oxygen sensor 1. It is the result of the endurance test dropped 200 times on the outer peripheral surface.
[0059]
In Table 1, for the oxygen sensor 1 in which the thickness of the outer cylinder 30 is 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm, and 0.8 mm, the inner peripheral surface of the outer cylinder 30 and the radially outer peripheral surface of the inner cylinder 50 Shows the results of the above durability test with the gap (see the gap A in FIG. 1) set to 0.1 mm, 0.3 mm, and 0.5 mm being the shortest gap between the outer cylinder 30 and the outer cylinder 30 being deformed. The durability was evaluated based on whether or not the outer cylinder 30 was in contact with the outer peripheral surface of the inner cylinder 50 (◯ represents that the outer cylinder 30 is not in contact with the inner cylinder 50, and x represents that the outer cylinder 30 was in contact with the inner cylinder 50. To express).
[0060]
[Table 1]

[0061]
As can be understood from Table 1, in the oxygen sensor 1 in which the gap between the inner peripheral surface of the outer cylinder 30 and the outer peripheral surface in the radial direction of the inner cylinder 50 is 0.3 mm or more, good results are obtained in the durability test. I was able to. That is, like the oxygen sensor 1 of the present embodiment, the outer cylinder 30 having a thickness of 0.3 mm or more and a hardness of 300 Hv or more is used, and the inner peripheral surface of the outer cylinder 30 and the radially outer peripheral surface of the inner cylinder 50 are used. If a gap of 0.3 mm is formed between them, even if the outer cylinder 30 receives an impact from the outside and is distorted inward, the inner peripheral surface of the outer cylinder 30 deformed inwardly contacts the outer peripheral surface of the inner cylinder 50. Can be prevented.
[0062]
Note that the thickness of the outer cylinder 30 is desirably 0.3 mm or more and 0.8 mm or less. If the thickness is less than 0.3 mm, the outer cylinder 30 is weak in strength, and the outer cylinder 30 itself may be deformed or damaged even by a slight impact.
On the other hand, if the thickness exceeds 0.8 mm, it may be difficult to process the outer cylinder 30 itself, or the weight of the gas sensor may increase. Further, the hardness of the outer cylinder 30 is 250 Hv or more, preferably 300 Hv or more. If the hardness is less than 250 Hv, the outer cylinder 30 itself may be deformed or broken even with a slight impact. On the other hand, the upper limit of the hardness is preferably 420 Hv or less so that the outer cylinder 30 is not cracked during processing.
[0063]
Although the configuration of the oxygen sensor 1 has been described above, in the present embodiment, since the ceramic separator 40 is formed of a single member, the terminal 60 is brought into contact with the detection element 10 and fixed as in the related art. There is no need to form the structure by assembly, and as a result, the manufacturing process of the oxygen sensor 1 can be simplified. Therefore, the production efficiency of the oxygen sensor 1 can be improved.
[0064]
In the oxygen sensor 1 of the present embodiment, the detection element 10 is held in the metal shell 20 by the ceramic powder 27 interposed between the

ceramic holders

25 and 26. However, the detection in the gas sensor of the present invention is performed. The structure for holding the element is not limited to this. By the way, in the configuration in which the

ceramic holders

25 and 26 and the ceramic powder 27 are held in the metal shell 20, for example, the detection is performed using the ceramic holder 26 (second ceramic holder 26) adjacent to the rear end side of the ceramic powder 27. It is also conceivable that the

terminal connection electrodes

13, 14, 17, 18 of the element 10 and the terminals 60 are brought into contact with each other. That is, the terminal 60 is sandwiched between the inner peripheral surface of the through-hole of the second ceramic holder 26 held inside the rear end side of the metal shell 20 and the side surface of the detection element 10.
[0065]
However, when the detection element 10 is held in the metal shell 20 with the ceramic powder 27, the ceramic powder 27 may absorb water due to the influence of moisture and humidity generated in the exhaust pipe. Therefore, when the second ceramic holder 26 adjacent to the ceramic powder 27 is used to contact the

terminal connection electrodes

13, 14, 17, 18 of the detection element 10 and the terminals 60, water absorption by the ceramic powder 27 is performed. The influence may cause a short circuit or the like on the second ceramic holder 26.
[0066]
On the other hand, even in the configuration in which the detection element 10 is held in the metal shell 20 with the ceramic powder 27, as in the present invention, the rear end side of the detection element 10 is projected from the rear end of the metal shell 20, The terminal 60 and the electrode for terminal connection of the detection element 10 are provided by providing a ceramic separator 40 (that is, a terminal fixing member) separate from the second ceramic holder 26 so as to accommodate the periphery of the rear end side. A highly reliable gas sensor in which the ceramic separator 40 that realizes contact with 13, 14, 17, and 18 is separated from the ceramic powder 27 and does not cause problems such as a short circuit due to water absorption of the ceramic powder 27 as described above. Can be provided.
[0067]
In addition, in this embodiment, since the

ribs

43 and 44 are provided on the inner side surface of the ceramic separator 40 to form the positioning structure of the terminal 60, the terminal 60 is appropriately disposed at a predetermined position in the ceramic separator 40. Therefore, the terminal 60 can be brought into good contact with the

terminal connection electrodes

13, 14, 17, 18 of the detection element 10.
[0068]
In the oxygen sensor 1 of the present embodiment, the ceramic separator 40 is disposed at a predetermined distance from the inner side surface of the outer cylinder 30 via the inner cylinder 50 as a protective member. However, even if it is distorted by an external impact or the like, it is possible to prevent the ceramic separator 40 from being damaged or the detection element 10 from being broken.
[0069]
In particular, in the oxygen sensor 1 of the present embodiment, a method of pressing the ceramic separator 40 against the rear end surface of the ceramic holder 26 on the metal shell 20 side with the separator fixing portion 53 at the rear end of the inner cylinder 50 is employed. Since the inner cylinder 50 is fixed so as not to contact the inner side surface, the inner cylinder 50 can effectively prevent an external impact from affecting the ceramic separator 40.
[0070]
Next, as a second embodiment, the configuration of the oxygen sensor 71 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in the axial direction showing the internal configuration of the oxygen sensor 71 of the second embodiment. Since the configuration of the oxygen sensor 71 of the second embodiment is similar to the configuration of the oxygen sensor 1 of the first embodiment, only the configuration different from the oxygen sensor 1 of the first embodiment will be described in detail below. Detailed description of each part having the same configuration will be omitted.
[0071]
As shown in FIG. 6, the oxygen sensor 71 of the second embodiment mainly includes a detection element 10 ′ having

terminal connection electrodes

13, 14, 17, and 18 at the rear end, and a radial direction of the detection element 10 ′. The metal shell 20 surrounding the periphery, the terminals 80 connected to the

lead wires

63 and 65, the ceramic separator 90 accommodating the terminals 80 inside, the inner cylinder 50, and the detection element 10 ′ disposed behind the metal shell 20 The rear part, the terminal 80, the ceramic separator 90, the inner cylinder 50, the grommet 67, etc. are provided with the outer cylinder 30 which accommodates inside.
[0072]
The detection element 10 ′ is configured in substantially the same shape to the extent that the detection element 10 of the oxygen sensor 1 of the first embodiment differs in axial length, and the metal shell 20 is configured in the same shape as the oxygen sensor 1. . Similar to the oxygen sensor 1, the detection element 10 ′ is fixed to the metal shell 20 via

ceramic holders

25 and 26, ceramic powder 27, and the like with both ends protruding from the metal shell 20.
[0073]
In addition, a ceramic separator 90 having a through hole 91 having a H-shaped cross section similar to the through hole 41 of the ceramic separator 40 of the first embodiment is attached to the rear end of the detection element 10 '.
The ceramic separator 90 is surrounded by an inner cylinder 50 that is crimped by a bent portion 51 and fixed to the metal shell 20, and a plate spring 93 is interposed by a separator fixing portion 53 provided at the rear end of the inner cylinder 50. The inner cylinder 50 is pressed toward the rear end surface of the ceramic holder 26 of the metal shell 20 and is fixed at a predetermined position.
[0074]
In particular, the ceramic separator 90 has an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the inner cylinder 50 and is configured to contact the inner side surface of the inner cylinder 50. That is, the ceramic separator 90 is fixed to the inside of the inner cylinder 50 with the outer side surface (that is, the outer peripheral surface) supported by the inner side surface of the inner cylinder 50.
[0075]
The through hole 91 of the ceramic separator 90 has one end connected to the terminal connection fittings 63a and 65a of the lead wires 63 and 65 (not shown, but the oxygen sensor 71 is similar to the oxygen sensor 1 of the first embodiment). Are further provided with two lead wires having terminal connection fittings, and the other end contacts the

terminal connection electrodes

13, 14, 17, 18 of the detection element 10 ′. A terminal 80 is attached.
[0076]
Each of the four terminals 80 is formed by bending a metal plate, and includes a separator contact portion 80a that is in contact with the inner side surface of the ceramic separator 90, and a detection element 10 ′ that is located on the rear end side from the front end of the separator contact portion 80a. The electrode contact portion 80b extending in the direction of the

terminal connection electrodes

13, 14, 17, 18 facing the separator contact portion 80a, and the terminal connection fittings 63a, 65a direction of the

lead wires

63, 65 from the rear end of the separator contact portion 80a And a lead wire contact portion 80c fixed to the terminal fittings 63a and 65a.
[0077]
The electrode contact portion 80b of each terminal 80 has a contact portion 80d that comes into contact with any one of the

terminal connection electrodes

13, 14, 17, and 18 of the detection element 10 ′ facing the separator contact portion 80a. Thus, the ceramic separator 90 is warped in the inner side surface direction. The terminal 80 has elasticity in the interval direction between the rear end side surface of the detection element 10 ′ and the ceramic separator 90. When the terminal 80 is interposed between the ceramic separator 90 and the detection element 10 ′, the terminal 80 is elastically deformed. Then, while exerting an elastic force on the side surface of the detection element 10 ′, the contact portion 80 d contacts the

terminal connection electrodes

13, 14, 17, 18 of the detection element 10 ′, and the

terminal connection electrodes

13, 14, 17. , 18 are electrically connected.
[0078]
The configuration of the oxygen sensor 71 of the second embodiment has been described above. However, in the oxygen sensor 71 of the second embodiment, the ceramic separator 90 can be fixed so as to be fitted inside the inner cylinder 50. Therefore, the ceramic separator 90 can be easily positioned, and the ceramic separator 90 can be stably fixed to the detection element 10. In addition, substantially the same effects as the oxygen sensor 1 of the first embodiment can be obtained.
[0079]
The outer cover of the present invention corresponds to the outer cylinder 30 in this embodiment. Moreover, the terminal fixing member of this invention is corresponded to the

ceramic separators

40 and 90 in a present Example. And the

ceramic separators

40 and 90 are made into the hollow shape by which both ends were opened by the through-

holes

41 and 91 formed in the axial direction. The

ceramic separators

40 and 90 are set to have an outer diameter smaller than that of the inner cylinder 50 that forms a predetermined gap between the

ceramic separators

40 and 90, so that the outer peripheral surface of the

ceramic separators

40 and 90 are opposed to the outer peripheral surface. A predetermined gap can be formed between the peripheral surface and the peripheral surface.
[0080]
The protective member of the present invention corresponds to the inner cylinder 50, and the bent portion provided at the rear end of the protective member of the present invention is the separator fixing portion provided at the rear end of the inner cylinder 50 of the present embodiment. This corresponds to 53.
As mentioned above, although the Example of this invention was described, the gas sensor of this invention is not limited to the content of the said Example, It can take a various aspect.
[0081]
In the first embodiment and the second embodiment, the

ceramic separators

40 and 90 are brought into contact with the ceramic holder 26 located on the rear end side of the metal shell 20 so that the

ceramic separators

40 and 90 are positioned in the axial direction. Although the

oxygen sensors

1 and 71 described above have been described, for example, the

ceramic separators

40 and 90 may be fixed at a predetermined interval from the rear end surface of the ceramic holder 26. In this case, the

ceramic separators

40 and 90 inside the inner cylinder 50 may be held using the elastic force of the

terminals

60 and 80.
[0082]
In addition, in the first embodiment and the second embodiment, the

oxygen sensors

1 and 71 including the

detection elements

10 and 10 ′ having the four

terminal connection electrodes

13, 14, 17, and 18 at the rear are taken as examples. As described above, of course, the present invention can also be applied to a gas sensor including a detection element having other number (for example, five or six) of terminal connection electrodes.
[0083]
For example, when the present invention is applied to a gas sensor including a detection element having a total of six terminal connection electrodes, three on each side of the detection element, the crossing of the through-hole 101 of the ceramic separator 100 as shown in FIG. What is necessary is just to make a surface into a general "king" character shape. That is, if two ridges extending in the axial direction are formed at equal intervals on each inner side surface of the ceramic separator 100 facing the terminal connection electrode of the detection element, thereby forming a total of four ribs 103 to 106. Good. If the terminal is inserted into the ceramic separator 100 along the ribs 103 to 106 and the terminal is interposed between the side surface of the detection element and the inner side surface of the ceramic separator 100, the terminal is placed at a predetermined position in the ceramic separator 100. The terminal can be electrically connected to the terminal connection electrode of the detection element in a good state.
[0084]
In the above embodiment, the oxygen sensor has been described as an example. Of course, the present invention can also be applied to other types of gas sensors, and shapes other than the plate-

like detection elements

10 and 10 ′ can be applied. It is also possible to apply the present invention to a gas sensor that uses this detection element.
[0085]
In addition, in the said Example, although the front-end | tip of the inner cylinder 50 was fixed to the metal shell 20 side, it is not always necessary to fix the inner cylinder 50 in this way, for example, the inner cylinder 50 outer side surface and the outer cylinder The inner cylinder 50 may be fixed to the inner side of the outer cylinder 30 by connecting the inner side surface with a beam material extending perpendicularly to the axial direction.
[0086]
The

ceramic separators

40, 90, 100 are provided with a positioning convex portion and the ceramic holder 26 is provided with a concave portion on the rear end surface so that they are aligned with each other. The

ceramic separators

40, 90, and 100 can be positioned in the axial direction and the direction perpendicular to the axis by abutting against the 20 side (the front end surface of the ceramic holder 26). In this way, the assembly of the sensor can be facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an oxygen sensor 1 of a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a detection element 10;
FIG. 3 is a schematic side view showing a configuration of a rear end surface viewed from the axial direction of detection element 10;
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a configuration in the vicinity of a ceramic separator 40.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a cross section of a ceramic separator 40.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an oxygen sensor 71 according to a second embodiment.
7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a transverse cross section of the ceramic separator 100. FIG.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a conventional gas sensor 121.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF

SYMBOLS

1,71 ... Oxygen sensor 10, 10 '... Detection element, 11 ... Oxygen concentration cell element, 12a ... Detection electrode, 12b ... Reference electrode, 13, 14, 17, 18 ... Terminal connection electrode, 15 ... Heater, 19 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Detection part, 20 ... Metal fitting, 20a ... Clamping part, 21, 41, 91, 101 ... Through-hole, 22 ... Step part, 23 ... Mounting screw part, 25, 26 ... Ceramic holder, 27 ... Ceramic powder, 28 29 ... Protector, 28a, 29a ... Gas permeation port, 30 ... Outer cylinder, 40, 90, 100 ... Ceramic separator, 43, 44, 103-106 ... Rib, 45 ... Groove, 50 ... Inner cylinder, 51 ... Bending 53, separator fixing part, 60, 80 ... terminal, 60a, 80d ... contact part, 61 ... elastic part, 62 ... bent part, 63, 65 ... lead wire, 63a, 65a ... terminal connection fitting, 67 ... grommet, 8,69 ... lead wire insertion hole

Claims

A detection element that includes a detection unit on the front end side, and that includes a terminal connection electrode on the rear end side and extends in the axial direction;
A cylindrical metal shell that surrounds the periphery of the detection element, exposing the front end side of the detection element to the gas to be measured from the front end, and projecting the rear end side of the detection element from the rear end of the detection element,
An outer cover that is fixed to the metal shell and accommodates the rear end side of the detection element protruding from the rear end of the metal shell,
An insulating terminal fixing member attached to the rear end side of the detection element inside the outer cover;
A terminal that is electrically connected to a lead wire extending from the outside of the sensor and disposed in the terminal fixing member;
Insulative ceramic holder that surrounds the periphery of the detection element in the rear end side of the metal shell,
A gas sensor comprising:
A protective member for enclosing at least a radially outer peripheral surface of the terminal fixing member to protect the terminal fixing member from an external impact, and provided inside the outer cover,
The terminal fixing member has a housing portion that surrounds the periphery of the rear end side of the detection element, and has a predetermined gap between its own radial outer circumferential surface and the outer cover inner circumferential surface facing the radial outer circumferential surface. Consists of a single hollow member capable of forming a void,
When the rear end side of the detection element is accommodated in the accommodating portion of the terminal fixing member, the terminal and the terminal connection electrode of the detection element come into contact with each other, and the terminal is in contact with the terminal fixing member and the detection. Sandwiched between the elements and fixed ,
The protective member does not displace the terminal fixing member with respect to the detection element by pressing the terminal fixing member against the rear end surface of the ceramic holder at a bent portion provided at the rear end of the protective member. The gas sensor is configured to be fixed to the gas sensor.

2. The gas sensor according to claim 1, wherein a gap is provided between a radially outer peripheral surface of the protective member and the inner peripheral surface of the outer cover facing the radially outer peripheral surface.

The gas sensor according to claim 2, wherein a gap between a radially outer peripheral surface of the protective member and the inner peripheral surface of the outer cover facing the radially outer peripheral surface is 0.3 mm or more.

The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the protective member is fixed to the metal shell on the tip side of the protective member.

The gas sensor according to claim 4, wherein the protective member is crimped at a rear end of the metal shell and fixed to the metal shell.

The terminal fixing member to any one of claims 1 to 5, characterized in that it has a positioning structure for positioning the pin in position between the detection element and its inner surface The gas sensor described.

The terminal of claim 1 to claim 6, characterized in that it comprises an elastic portion, in contact with the terminal connecting electrode is sandwiched in a state of being elastically deformed between said terminal fixing member the detection element The gas sensor in any one.

The gas sensor according to claim 7 , wherein the elastic portion is formed in a corrugated shape so as to have a plurality of contact portions in contact with the detection element.