JP6629146B2

JP6629146B2 - ガスセンサ

Info

Publication number: JP6629146B2
Application number: JP2016123471A
Authority: JP
Inventors: 俊哉三原; 健弘大場; 省吾永田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2036-06-22
Also published as: US10203301B2; DE102017210236A1; JP2017227524A; US20170370877A1

Description

本発明は、被検出ガスの濃度を検出するセンサ素子を備えたガスセンサに関する。

自動車等の排気ガス中の酸素やＮＯｘの濃度を検出するガスセンサとして、固体電解質を用いた板状のセンサ素子を有するものが知られている。
このようなガスセンサにおいては、被検出ガスの濃度に応じたセンサ素子の出力を外部に取り出すため、センサ素子の後端側に設けた電極パッドに端子金具を接触させて両者を電気的に接続すると共に、端子金具の後端側の加締め部にリード線を圧着している。そして、端子金具自身は絶縁部材からなるセパレータに保持され、リード線はセパレータの後端側からグロメットを介してガスセンサの外部に引き出されている。

ここで、端子金具へのリード線の接続（加締め）は以下のようにして行われる。まず、リード線を、グロメット及びセパレータの挿通孔を通してセパレータの先端側に引き出す。次に、セパレータの先端側に配置した端子金具の加締め部にてリード線の先端を加締め、リード線を端子金具に接続する。
そして、リード線を後端側に引っ張ってグロメットの後端側に引き出すと、リード線に接続された端子金具も後端側に引っ張られ、セパレータ内に端子金具を組み付けることができる。

しかしながら、リード線が柔らかいため、リード線をグロメットやセパレータに挿通しづらいという問題がある。さらに、リード線の芯線（撚線）がほつれた状態でグロメットやセパレータに挿通されると、ほつれ部分で絶縁不良や導電不良を起こすおそれがある。
そこで、図１２に示すように、端子金具を、グロメット３００の貫通孔３００ｈよりも小径金属製のリード線接続部２１０と、センサ素子と接続する素子接続部２００とに２分割する技術が開発されている（特許文献１）。ここで、リード線接続部２１０の後端部２１０ｂにリード線１４６の先端を加締め接続し、素子接続部２００の後端側の筒状の保持部２００ｅに、リード線接続部２１０の先端部２１０ａを内挿して両者が電気的に接続される
この技術によれば、リード線接続部２１０がガイドとなってリード線１４６をグロメット３００の貫通孔３００ｈに容易に挿通することができる。

特開２０１４−１９０８４６号公報（図３）

ところで、リード線接続部２１０の先端部２１０ａと後端部２１０ｂとの間は細幅の頸部２１０ｎとなっているため、頸部２１０ｎの剛性が低過ぎると、先端部２１０ａを素子接続部２００の保持部２００ｅに内挿する際に頸部２１０ｎが曲がって先端部２１０ａの向きが変わり、保持部２００ｅへの内挿が困難になる。一方、頸部２１０ｎの剛性が高過ぎると、先端部２１０ａと後端部２１０ｂとが先後方向（軸線方向）に寸法ズレしている場合に、後端部２１０ｂに加締められたリード線１４６に貫通孔３００ｈ内で無理な力が加わり、リード線１４６が後端部２１０ｂから脱落したり、リード線１４６が断線するおそれがある。

そこで、本発明は、２分割式の端子金具同士を確実に連結することができると共に、端子金具からのリード線の脱落や断線を防止したガスセンサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延びる板状をなし、後端側の外表面に電極パッドを有するセンサ素子と、前記軸線方向に延び、前記電極パッドに電気的に接続される端子金具と、前記端子金具を保持すると共に、前記センサ素子の後端側を囲む筒状のセパレータと、前記端子金具の後端側に接続されて前記セパレータの後端側へ引き出されるリード線と、を備えたガスセンサであって、前記端子金具は、前記電極パッドに電気的に接続される先端側端子金具と、前記リード線の先端と直接または間接的に接続する後端側端子金具とを有し、前記後端側端子金具の先端部が前記先端側端子金具の後端側の接続部に重なり合って連結され、前記後端側端子金具は、前記先端部の後端側に、中央部と、前記リード線に接続されるリード線接続部とをこの順に一体に有し、前記先端部と前記中央部との間は、前記先端部及び前記中央部よりも前記軸線方向に直交する断面積が小さい第１頸部を介して一体に接続され、前記中央部と前記リード線接続部の間は、前記中央部及び前記リード線接続部よりも前記軸線方向に直交する断面積が小さい第２頸部を介して一体に接続され、前記第１頸部の前記軸線方向に直交する断面２次モーメントが、前記第２頸部の前記軸線方向に直交する断面２次モーメントよりも大きい。

このガスセンサによれば、中央部を設けることで、先端部とリード線接続部とを中央部を介して第１頸部及び第２頸部で接続することができ、各頸部の断面２次モーメント（剛性）を変化させることができる。
これにより、第１頸部の剛性を第２頸部の剛性よりも高くすることができ、その結果、後端側端子金具の先端部を、先端側端子金具の接続部に連結する際、第１頸部が曲がって先端部の向きが変わり、接続部への連結が困難になることを抑制できる。
一方、第２頸部の剛性は第１頸部の剛性よりも低くなる。その結果、リード線接続部が中央部及び先端部と軸線方向に寸法ズレしている場合に、リード線接続部に接続されたリード線に後端側セパレータの挿通孔内で無理な力が加わっても、第２頸部が径方向に変形して力を緩和するので、リード線がリード線接続部から脱落したり、リード線が断線することを抑制できる。

本発明のガスセンサにおいて、前記後端側端子金具の前記先端部と前記リード線接続部とは前記軸線方向に同心であってもよい。
このガスセンサによれば、リード線接続部と先端部との軸線方向の寸法ズレが低減し、リード線接続部に接続されたリード線に後端側セパレータの挿通孔内で無理な力が加わり難く、リード線がリード線接続部から脱落したり、リード線が断線することをさらに抑制できる。

本発明のガスセンサにおいて、前記先端側端子金具の前記接続部は筒の少なくとも一部をなし、前記後端側端子金具の前記先端部は先端に向かって尖っていて前記接続部に嵌挿されていてもよい。
このガスセンサによれば、先端部が先端に向かって尖っているので、接続部の筒に先端部を嵌挿し易く、後端側端子金具と、先端側端子金具とを容易かつ確実に互いに接続することができる。

本発明のガスセンサにおいて、前記後端側端子金具の前記先端部は円柱又は円筒の少なくとも一部をなし、前記先端側端子金具の前記接続部は円筒の少なくとも一部をなして前記接続部に嵌挿されていてもよい。
このガスセンサによれば、接続部と先端部とはそれぞれ軸線周りに回転対称であるので、後端側端子金具と先端側端子金具の軸線周りの位置が多少ズレていても、接続部に先端部を嵌挿することができ、後端側端子金具と先端側端子金具とを容易かつ確実に互いに接続することができる。

この発明によれば、２分割式の端子金具同士を確実に連結することができると共に、端子金具からのリード線の脱落や断線を防止したガスセンサが得られる。

本発明の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。先端側端子金具の斜視図である。別の先端側端子金具の斜視図である。後端側端子金具の斜視図である。先端側端子金具を先端側セパレータに保持した状態を示す断面図である。先端側端子金具を先端側セパレータに保持する工程図である。後端側端子金具を後端側セパレータに保持する工程図である。後端側端子金具の側面図である。第１頸部の斜視図及び断面図である。第２頸部の斜視図及び断面図である。先端側端子金具に後端側端子金具を接続する工程図である。従来の２分割式の端子金具をグロメットに挿通する斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るガスセンサ（ＮＯｘセンサ）１の軸線Ｏ方向に沿う全体断面図、図２、図３は先端側端子金具２０、３０の斜視図、図４は後端側端子金具４０の斜視図、図５は先端側端子金具２０、３０を先端側セパレータ９０に保持した状態を示す断面図、図６は先端側端子金具２０、３０を先端側セパレータ９０に保持する工程図、図７は後端側端子金具４０を後端側セパレータ９５に保持する工程図、を示す。
このガスセンサ１は、自動車や各種内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するＮＯｘセンサである。

図１において、ガスセンサ１は、排気管に固定されるためのねじ部１３９が外表面に形成された筒状の主体金具１３８と、軸線Ｏ方向（ガスセンサ１の長手方向：図中上下方向）に延びる板状形状をなすセンサ素子１０と、センサ素子１０の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ１０６と、自身の先端側の内部空間に、センサ素子１０の後端部の周囲を取り囲む状態で配置されるセラミック製筒状の先端側セパレータ９０と、先端側セパレータ９０を軸線Ｏ方向に貫通する挿通孔９０ｈ（９０ｈ１、９０ｈ２）に挿通されて保持される６個の先端側端子金具２０、３０（図１では、４個のみを図示）と、セラミック製筒状の後端側セパレータ９５と、後端側セパレータ９５に保持される６個の後端側端子金具４０（図１では、２個のみを図示）と、を備えている。
又、後述するように、後端側セパレータ９５は、先端側セパレータ９０の後端側に接して配置され、互いに接続されている。
先端側セパレータ９０及び後端側セパレータ９５の組付け体が特許請求の範囲の「セパレータ」に相当する。

なお、図５に示すように、先端側セパレータ９０の各挿通孔９０ｈ１、９０ｈ２は、先端側セパレータ９０の先端側で上述の内部空間に連通し、各挿通孔９０ｈ１、９０ｈ２に保持された各先端側端子金具２０、３０がセンサ素子１０の後端側の外表面に対向し、この外表面に形成された電極パッド１０ａに電気的に接続される。
また、電極パッド１０ａは、センサ素子１０の後端側の両面にそれぞれ幅方向に３つ並んでいる。各電極パッド１０ａは、例えばＰｔを主体とする焼結体として形成することができる。
一方、センサ素子１０の先端のガス検出部１１は、アルミナ等の多孔質保護層１４で覆われている。

主体金具１３８は、ステンレスから構成され、軸線方向に貫通する貫通孔１５４を有し、貫通孔１５４の径方向内側に突出する棚部１５２を有する略筒状形状に構成されている。この貫通孔１５４には、センサ素子１０の先端部を自身の先端よりも突出させるように当該センサ素子１０が配置されている。さらに、棚部１５２は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。

なお、主体金具１３８の貫通孔１５４の内部には、センサ素子１０の径方向周囲を取り囲む状態で略環状形状のアルミナ製のセラミックホルダ１５１、粉末充填層１５３（以下、滑石リング１５３ともいう）、および上述のセラミックスリーブ１０６がこの順に先端側から後端側にかけて積層されている。
また、セラミックスリーブ１０６と主体金具１３８の後端部１４０との間には、加締めパッキン１５７が配置されている。なお、主体金具１３８の後端部１４０は、加締めパッキン１５７を介してセラミックスリーブ１０６を先端側に押し付けるように、加締められている。

一方、図１に示すように、主体金具１３８の先端側（図１における下方）外周には、センサ素子１０の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製（例えば、ステンレスなど）二重のプロテクタである、外部プロテクタ１４２および内部プロテクタ１４３が溶接等によって取り付けられている。

主体金具１３８の後端側外周には、外筒１４４が固定されている。また、後端側端子金具４０の後端側にはそれぞれリード線１４６が接続され、リード線１４６は後端側セパレータ９５の後端側へ引き出されている。
そして、外筒１４４の後端側（図１における上方）の開口部には、後端側セパレータ９５から引き出された６本のリード線１４６（図１では２本のみを表示）が挿通されるリード線挿通孔１７０ｈが形成された、ゴム製のグロメット１７０が配置されている。

また、主体金具１３８の後端部１４０より突出されたセンサ素子１０の後端側（図１における上方）には、先端側セパレータ９０が配置され、外表面から径方向外側に突出する鍔部９０ｐが備えられている。先端側セパレータ９０は、鍔部９０ｐが保持部材１６９を介して外筒１４４に当接することで、外筒１４４の内部に保持される。
又、グロメット１７０と先端側セパレータ９０の間に後端側セパレータ９５が配置され、グロメット１７０の弾性力により後端側セパレータ９５が先端側セパレータ９０を先端側へ押圧する。これにより、鍔部９０ｐが保持部材１６９側へ押し付けられ、先端側セパレータ９０及び後端側セパレータ９５は、外筒１４４の内部に互いに接続された状態で（つまり、軸線Ｏ方向に分離せずに）保持されている。

図２、図３はそれぞれ先端側端子金具２０、３０の斜視図を示す。本実施形態では２つの種類の先端側端子金具２０、３０が用いられる。
なお、図５に示すように、４本の先端側端子金具３０はいずれも先端側セパレータ９０内で隣接する先端側端子金具３０同士が線対称の形状であるため、このうち、１本の先端側端子金具３０（図５の左上の位置Ｉ）を用いて説明する。
ここで、図５の位置ＩＩの左下の先端側端子金具３０は、センサ素子１０の面方向に沿った線を軸として位置Ｉの先端側端子金具３０に対して線対称である。図５の右下の位置ＩＩＩの先端側端子金具３０は、センサ素子１０の面方向に垂直な線を軸として位置ＩＩの先端側端子金具３０に対して線対称である。図５の右上の位置ＩＶの先端側端子金具３０は、センサ素子１０の面方向に垂直な線を軸として位置Ｉの先端側端子金具３０に対して線対称である。

又、２本の先端側端子金具２０はいずれも先端側セパレータ９０内で対向する先端側端子金具２０同士が線対称の形状であるため、このうち、１本の先端側端子金具２０（図５の上の位置）を用いて説明する。
ここで、図５の下側の先端側端子金具２０は、センサ素子１０の面方向に沿った線を軸として上側の先端側端子金具２０に対して線対称である。なお、先端側端子金具２０は、センサ素子１０の幅方向に沿って２本の先端側端子金具３０の間に位置する。

図２に示すように、先端側端子金具２０は全体として軸線Ｏ方向に延び、後端側端子金具４０に接続される接続部２３と、接続部２３の先端側に繋がる略板状の本体部２１と、本体部２１の先端側でセンサ素子１０に向かって折り返される弾性部２２と、を一体に備えている。
先端側端子金具２０は、例えば１枚の金属板（インコネル（登録商標）等）を打ち抜いた後、所定形状に折り曲げて製造することができるが、これに限定されない。

接続部２３は断面Ｃ字の円筒状をなし、この筒内に、先端が断面Ｃ字の円筒状の後端側端子金具４０が嵌挿されて接続されている。この場合、先端側端子金具２０は後端側端子金具４０を介してリード線１４６に間接的に接続されることとなる。

本体部２１の軸線Ｏ方向中央の幅方向両側の外側が、センサ素子１０側へ９０度折り返されて断面コの字の保持部２７を形成している。本体部２１は、先端側端子金具２０のベース部として先端側端子金具２０の強度を確保している。なお、１対の保持部２７は、後端側へ向かって互いの間隔がハの字に広がっている。
一方、本体部２１の軸線Ｏ方向後端側の幅方向両側からそれぞれ外側に向かい、本体部２１と面一の１対の矩形片状の後端側保持部２５、２５が延びている。同様に、本体部２１の軸線Ｏ方向先端側の幅方向両側からそれぞれ外側に向かい、本体部２１と面一の１対の矩形片状の先端側保持部２９、２９が延びている。

弾性部２２は、本体部２１の先端からセンサ素子１０に向かって後端側へ折り返され、電極パッド１１ａ（図１参照）に接点Ｐ１にて弾性的に接続する。なお、弾性部２２は、本体部２１に対して径方向に弾性的に撓むようになっている。

又、図３に示すように、先端側端子金具３０は全体として軸線Ｏ方向に延び、後端側端子金具４０に接続される接続部３３と、接続部３３の先端側に繋がる略板状の本体部３１と、本体部３１の先端側でセンサ素子１０に向かって折り返される弾性部３２と、を一体に備えている。
先端側端子金具３０は、例えば１枚の金属板（インコネル（登録商標）等）を打ち抜いた後、所定形状に折り曲げて製造することができるが、これに限定されない。
接続部３３は、接続部２３と同様な円筒状をなし、接続部２３と同様、自身の筒内に後端側端子金具４０が嵌挿されて接続されている。

本体部３１は断面Ｌ字状になっていて、本体部３１の一方の幅方向の外側が、センサ素子１０側へ９０度折り返されて位置保持部３５を形成している。本体部３１は、先端側端子金具３０のベース部として先端側端子金具３０の強度を確保している。又、位置保持部３５の先端部３５ｆは本体部３１の幅方向内側へ向かって（弾性部３２側へ向かって）折り返されている。

弾性部３２は、本体部３１の先端からセンサ素子１０に向かって後端側へ折り返され、電極パッド１１ａ（図１参照）に接点Ｐ２にて弾性的に接続する。なお、弾性部３２は、本体部３１に対して径方向に弾性的に撓むようになっている。

一方、図４に示すように、後端側端子金具４０は全体として軸線Ｏ方向に延び、後端側から、リード線１４６に接続される圧着端子部４７と、断面Ｃ字の円筒状の径大部４５と、断面Ｃ字の円筒状の先端部４３と、をこの順に一体に備えている。
径大部４５、圧着端子部４７がそれぞれ特許請求の範囲の「中央部」、「リード線接続部」に相当する。
後端側端子金具４０は、例えば１枚の金属板（ＳＵＳ３０４等）を打ち抜いた後、所定形状に折り曲げて製造することができるが、これに限定されない。

圧着端子部４７は、リード線１４６の先端の被覆を向いて露出させた導線１４６ｗを挟み込み、圧着することで筒状に導線１４６ｗを把持する。
先端部４３は円筒状をなし、先端に向かって尖っている。そして、接続部２３、３３の筒内に、先端部４３が嵌挿され、後端側端子金具４０が先端側端子金具２０、３０と電気的に接続されるようになっている。
径大部４５は、圧着端子部４７及び先端部４３よりも径大であり、径大部４５の後端向き面４５ｅが圧着端子部４７よりも径方向外側に露出している。

さらに、先端部４３と径大部４５との間は第１頸部４９を介して一体に接続され、径大部４５とリード線接続部４７の間は第２頸部４１を介して一体に接続されている。
詳しくは後述するが、図９、図１０に示すように、第１頸部４９は、先端部４３及び径大部４５よりも軸線方向Ｏに直交する断面Ｓ１の断面積が小さい。また、第２頸部４１は、径大部４５及びリード線接続部４７よりも軸線方向Ｏに直交する断面Ｓ２の断面積が小さい。

図５に示すように、先端側セパレータ９０は挿通孔９０ｈ１、９０ｈ２を有している。
挿通孔９０ｈ２は、先端側セパレータ９０の四隅に配置され、挿通孔９０ｈ１は、センサ素子１０の幅方向に沿って２つの挿通孔９０ｈ２の間に位置する。
挿通孔９０ｈ１の先端側には後端向き面９０ｓ１が形成され、挿通孔９０ｈ２の先端側には後端向き面９０ｓ２が形成されている。

そして、図６に示すように、挿通孔９０ｈ１に後端側から先端側端子金具２０が挿通されると（図６（ａ））、先端側端子金具２０が先端側セパレータ９０内に保持される（図６（ｂ））。
同様に、挿通孔９０ｈ２に後端側から先端側端子金具３０が挿通されると（図６（ａ））、先端側端子金具３０が先端側セパレータ９０内に保持される（図６（ｂ））。
なお、先端側端子金具２０、３０が先端側セパレータ９０内に保持された状態で、接続部２３、３３が先端側セパレータ９０の後端側へ突出している（図６（ｂ））。

一方、図７に示すように、後端側セパレータ９５は周方向に並ぶ６個の挿通孔９５ｈを有している。挿通孔９５ｈは先端Ｆ側が径大で、軸線Ｏ方向中央近傍で段状に縮径しており、この段部が先端向き面９５ｓを形成している（図７（ａ））。
又、後端側セパレータ９５の先端向き面の外周側には、センサ素子の幅方向に沿って突出する２つの凸部９５ｐが形成されている。凸部９０ｐは、先端側セパレータ９０の凹部９０ｒと係合するようになっている。

そして、挿通孔９５ｈの先端側に予めリード線１４６を通し、後端側セパレータ９５の先端側でリード線１４６を後端側端子金具４０に接続しておく。次に、挿通孔９５ｈに先端Ｆ側から後端側端子金具４０のリード線１４６側の一部を挿通してリード線１４６を後端側へ引き出すと、後端側端子金具４０の径大部４５の後端向き面４５ｅ（図４参照）が先端向き面９５ｓに当接して位置決めされ、後端側端子金具４０が後端側セパレータ９５内に保持される（図７（ｂ））。
このとき、後端側端子金具４０の先端部４３の先端側（先端部４３の軸線Ｏ方向中央より先端側）が後端側セパレータ９５の先端向き面よりも突出している。

そして、図６及び図７に示した先端側セパレータ９０及び後端側セパレータ９５を、それぞれ先端側と後端側に配置し、先端側セパレータ９０の凹部９０ｒに後端側セパレータ９５の凸部９５ｐを係合させて互いに接続する。
このとき、後述する図１１に示すように、後端側端子金具４０の先端部４３が、先端側端子金具２０の接続部２３に嵌挿されて互いに連結されるようになっている。

次に、図８〜図１２を参照し、本発明の特徴部分である後端側端子金具４０について説明する。
図８は後端側端子金具４０の側面図、図９は第１頸部４９の斜視図及び断面図、図１０は第２頸部４１の斜視図及び断面図、図１１は先端側端子金具２０に後端側端子金具４０を接続する工程図、である。

図９（ａ）に示すように、第１頸部４９は径大部４５に接続される断面円弧状の後端部４９ｅから、先端部４３に接続される断面円弧状の先端部４９ａに向かって縮径する円弧状をなしている。従って、第１頸部４９は先端部４９ａが最も断面積が小さく、図８のＣ−Ｃ線（軸線Ｏ方向に直交する面）に沿った先端部４９ａの断面Ｓ１は、先端部４３の断面の一部をなす円弧状となっている。
ここで、第１頸部４９のうち最も断面積が小さい部位（本例では先端部４３）の断面Ｓ１の断面積が、特許請求の範囲の「（第１頸部の）軸線方向に直交する断面積」に相当する。なお、理想的には後端側セパレータ９５の軸線と、センサ素子１０の軸線とは一致するはずであるが、両者間には位置ズレ等があるため、断面Ｓ１の断面積の算定に当たっては後端側セパレータ９５の軸線を軸線Ｏに採用する。つまり、後端側端子金具４０が後端側セパレータ９５に保持された状態で、後端側セパレータ９５の軸線Ｏを、第１頸部４９の断面積を求める基準となる軸線とする。

同様に、図１０（ａ）に示すように、第２頸部４１は略平板状をなすと共に、圧着端子部４７の背面（図８の右側面）から径大部４５の背面（図８の右側）に向かって斜めに（径方向外側に）曲がった形状をなしている。そして、第２頸部４１は軸線Ｏ方向の中央部位４１ｍが最も断面積が小さく、図８のＤ−Ｄ線（軸線Ｏ方向に直交する面）に沿った断面Ｓ２は、矩形状となっている。
ここで、第２頸部４１のうち最も断面積が小さい部位（本例では中央部位４１ｍ）の断面Ｓ２の断面積が、特許請求の範囲の「（第２頸部の）軸線方向に直交する断面積」に相当する。

そして、本発明においては、第１頸部４９の断面積は、先端部４３及び径大部４５の軸線Ｏ方向に直交する断面積よりも小さく、第２頸部４１の断面積は、径大部４５及び圧着端子部４７の軸線Ｏ方向に直交する断面積よりも小さくなっている。
これにより、先端部４３、径大部４５及び圧着端子部４７に比べ、第１頸部４９及び第２頸部４１の剛性（断面２次モーメント）を低くすることができ、後端側端子金具４０の変形が生じる部位を第１頸部４９及び第２頸部４１で調整できる。
なお、先端部４３、径大部４５及び圧着端子部４７の「断面積」は、これらが第１頸部４９及び第２頸部４１と接続する部位の断面積とする。

さらに、第１頸部４９の軸線Ｏ方向に直交する断面２次モーメントが、第２頸部４１の軸線Ｏ方向に直交する断面２次モーメントよりも大きい。
これにより、第１頸部４９の剛性を第２頸部４１の剛性よりも高くすることができる。その結果、図１１のように、後端側端子金具４０の先端部４３を、先端側端子金具２０の接続部２３に連結する際、第１頸部４９が曲がって先端部４３の向きが変わり、接続部２３への連結（嵌挿）が困難になることを抑制できる。
一方、第２頸部４１の剛性は第１頸部４９の剛性よりも低くなる。その結果、圧着端子部４７が径大部４５及び先端部４３と軸線Ｏ方向に寸法ズレしている場合に、圧着端子部４７に接続されたリード線１４６に後端側セパレータ９５の挿通孔９５ｈ内で無理な力が加わっても、第２頸部４１が図１１の矢印Ｔのように径方向に変形して力を緩和するので、リード線１４６が圧着端子部４７から脱落したり、リード線１４６が断線することを抑制できる。

なお、本実施形態では、予め後端側セパレータ９５の先端側で後端側端子金具４０にリード線１４６を接続した後、リード線１４６を後端側に引き出して後端側端子金具４０を後端側セパレータ９５の挿通孔９５ｈ内に収容している。
このような場合であっても、第２頸部４１の剛性が第１頸部４９の剛性より低いので、リード線１４６を後端側に引き出した際に圧着端子部４７に接続されたリード線１４６に後端側セパレータ９５の挿通孔９５ｈ内で無理な力が加わっても、第２頸部４１が図１１の矢印Ｔのように径方向に変形して力を緩和することができる。

又、本実施形態では、軸線Ｏ方向に第１頸部４９で繋がる先端部４３と径大部４５の直径が異なっている。この場合、第１頸部４９を設けずに先端部４３からそのまま径大部４５へ拡径しようとすると、先端部４３と径大部４５の境界に金属加工によるシワや割れが生じる恐れがある。
そこで、先端部４３と径大部４５の間に、これらよりも断面積が小さい第１頸部を介在させることで、先端部４３から径大部４５へ拡径させる際、両者の径差によるシワを変形し易い第１頸部４９が吸収し、先端部４３や径大部４５にシワや割れが生じることを抑制できる。
第２頸部４１についても同様な作用効果がある。

なお、各断面２次モーメントは、それぞれ第１頸部４９の断面Ｓ１、第２頸部４１の断面Ｓ２の形状を機械要素の情報を用いて、ＣＡＤ（computer-aided design：コンピュータ支援設計）のソフトウェアにより算出できる。ＣＡＤは、ＪＩＳ−Ｂ３４０１に「製品の形状、その他の属性データからなるモデルを、コンピュータの内部に作成し解析・処理することによって進める設計」として規定されている。又、ＣＡＤソフトウェアとしては、例えばSolid Worksが挙げられる。
又、本発明においては、第１頸部４９と第２頸部４１の断面２次モーメントの大小を比較すればよく、各断面２次モーメントを算出する条件を同一とすれば足り、具体的な算出条件や算出プログラム、算出のためのＣＡＤソフトウェアは特に制限されない。
なお、実際の後端側端子金具４０における図９、図１０の第１頸部４９及び第２頸部４１のそれぞれ所定寸法の断面Ｓ１，Ｓ２の断面２次モーメントをＣＡＤソフトウェア「Solid Works」で計算したところ、それぞれ0.0921、0.0007mm⁴であった。

なお、図８、図１０に示すように、本実施形態では、後端側端子金具４０の径大部４５から第２頸部４１が曲がって延び、圧着端子部４７に接続されている。これにより、圧着端子部４７が先端部４３と軸線Ｏ方向に同心となっている。
これにより、圧着端子部４７と先端部４３との軸線Ｏ方向の寸法ズレが低減し、圧着端子部４７に接続されたリード線１４６に後端側セパレータ９５の挿通孔９５ｈ内で無理な力が加わり難く、リード線１４６が圧着端子部４７から脱落したり、リード線１４６が断線することをさらに抑制できる。
特に、予め後端側セパレータ９５の先端側で後端側端子金具４０にリード線１４６を接続した後、リード線１４６を後端側に引き出して後端側端子金具４０を後端側セパレータ９５の挿通孔９５ｈ内に収容する場合に、リード線１４６の脱落や断線を有効に抑制できる。
なお、後端側セパレータ９５の軸線を軸線Ｏに採用する理由は既に述べた通りである。

又、本実施形態では、図２〜図４に示すように、先端側端子金具２０、３０の接続部２３，３３は筒（本実施形態では円筒）の少なくとも一部をなし、後端側端子金具４０の先端部４３は先端に向かって尖っていて接続部２３，３３に嵌挿されている。
このように、先端部４３が先端に向かって尖っているので、接続部２３，３３の筒に先端部４３を嵌挿し易く、後端側端子金具４０と、先端側端子金具２０、３０とを容易かつ確実に互いに接続することができる。

又、本実施形態では、図２〜図４に示すように、後端側端子金具４０の先端部４３は円筒の少なくとも一部をなし、先端側端子金具２０、３０の接続部２３、３３は円筒の少なくとも一部をなしている。
このように、接続部２３、３３と、先端部４３とはそれぞれ軸線Ｏ周りに回転対称であるので、後端側端子金具４０と、先端側端子金具２０、３０の軸線Ｏ周りの位置が多少ズレていても、接続部２３、３３に先端部４３を嵌挿することができ、後端側端子金具４０と、先端側端子金具２０、３０とを容易かつ確実に互いに接続することができる。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。

端子金具やセパレータの形状等は上記実施形態に限定されない。セパレータは先端側セパレータと後端側セパレータの２分割でなく、１個であってもよい。
後端側端子金具と、先端側端子金具との接続（連結）構造は上記に限られず、例えば先端側端子金具の後端側を雄ピン形状として、この雄ピンを後端側端子金具の先端側の筒状部に嵌挿するようにしてもよい。
先端側端子金具の後端側や後端側端子金具の先端側を筒状にする場合、円筒に限らず、四角筒等の角筒でもよい。又、筒は完全に閉じられずに、筒の少なくとも一部（例えばＣ字）であってもよい。又、先端側端子金具又は後端側端子金具の一方の筒を、円柱又はその一部をなす形態としてもよい。

又、上記実施形態では、後端側端子金具の中央部をなす径大部４５が先端部４３及びリード線接続部４７より径大であり、径大部４５の後端向き面４５ｅを後端側セパレータ９５への位置決めに用いたが、これに限らず、中央部が先端部及びリード線接続部と同径であってもよく、これらより小径であってもよい。
中央部を設けることで、中央部の先後にて先端部とリード線接続部とを２つの頸部で接続することができ、この２つの頸部の剛性を調整することで上述の効果が生じることとなる。従って、この効果が生じる限り、中央部の形状や寸法は限定されない。

又、ガスセンサとしては、ＮＯｘセンサの他、酸素センサ、全領域ガスセンサが挙げられる。

１ガスセンサ
１０センサ素子
１１ａ電極パッド
２０、３０先端側端子金具
２３、３３先端側端子金具の接続部
４０後端側端子金具
４１第２頸部
４３後端側端子金具の先端部
４５後端側端子金具の中央部（径大部）
４７後端側端子金具のリード線接続部
４９第１頸部
９０セパレータ（先端側セパレータ）
９５セパレータ（後端側セパレータ）
１４６リード線
Ｏ軸線
Ｓ１第１頸部の軸線方向に直交する断面
Ｓ２第２頸部の軸線方向に直交する断面

Claims

軸線方向に延びる板状をなし、後端側の外表面に電極パッドを有するセンサ素子と、
前記軸線方向に延び、前記電極パッドに電気的に接続される端子金具と、
前記端子金具を保持すると共に、前記センサ素子の後端側を囲む筒状のセパレータと、
前記端子金具の後端側に接続されて前記セパレータの後端側へ引き出されるリード線と、を備えたガスセンサであって、
前記端子金具は、前記電極パッドに電気的に接続される先端側端子金具と、前記リード線の先端と直接または間接的に接続する後端側端子金具とを有し、前記後端側端子金具の先端部が前記先端側端子金具の後端側の接続部に重なり合って連結され、
前記後端側端子金具は、前記先端部の後端側に、中央部と、前記リード線に接続されるリード線接続部とをこの順に一体に有し、
前記先端部と前記中央部との間は、前記先端部及び前記中央部よりも前記軸線方向に直交する断面積が小さい第１頸部を介して一体に接続され、前記中央部と前記リード線接続部の間は、前記中央部及び前記リード線接続部よりも前記軸線方向に直交する断面積が小さい第２頸部を介して一体に接続され、
前記第１頸部の前記軸線方向に直交する断面２次モーメントが、前記第２頸部の前記軸線方向に直交する断面２次モーメントよりも大きいガスセンサ。
前記後端側端子金具の前記先端部と前記リード線接続部とは前記軸線方向に同心となる請求項１に記載のガスセンサ。
前記先端側端子金具の前記接続部は筒の少なくとも一部をなし、前記後端側端子金具の前記先端部は先端に向かって尖っていて前記接続部に嵌挿されている請求項１又は２に記載のガスセンサ。
前記後端側端子金具の前記先端部は円柱又は円筒の少なくとも一部をなし、前記先端側端子金具の前記接続部は円筒の少なくとも一部をなして前記接続部に嵌挿されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスセンサ。