JP6978381B2 - 通電経路構成部材およびセンサ - Google Patents

Description

本開示は、通電経路構成部材およびセンサに関する。

通電経路の一部を形成する通電経路構成部材が知られている。通電経路構成部材は、例えば、筒状部を有する金属部材と、筒状部を収容するための部材配置空間を有する収容部材と、を備える。

通電経路構成部材は、例えば、酸素センサなどのセンサに備えられて、センサにおける通電経路の一部を構成する（特許文献１）。このセンサは、金属部材としての金属端子と、収容部材としてのセパレータと、を備える。金属端子のうち回転抑止部（筒状部に相当）が、セパレータの収容部（部材配置空間に相当）に収容される。この金属端子は、センサにおける通電経路の一部を構成する。

通電経路構成部材としては、筒状部と部材配置空間の内面との間に隙間を有する構成のものがある。

特開２００２−１６２３７９号公報

しかし、上記の通電経路構成部材を備えるセンサは、振動が生じる環境下で使用される場合、振動の影響により筒状部と部材配置空間の内壁との衝突が繰り返されて、金属部材が破損して通電経路が断線する可能性がある。

そこで、本開示は、通電経路の一部を形成する通電経路構成部材において、振動が生じる環境下においても通電経路の断線を抑制できる通電経路構成部材を提供すること、およびそのような通電経路構成部材を備えるセンサを提供することが望ましい。

本開示の一態様は、金属部材および収容部材を備えて、金属部材が通電経路の一部を形成する通電経路構成部材である。
金属部材は、軸線方向に延びる筒状部を有し、導電性材料で形成される。収容部材は、金属部材のうち少なくとも筒状部を収容するための部材配置空間を有する。

筒状部は、軸線方向の一端から他端にかけて形成されたスリット部を有する。筒状部は、スリット部の幅寸法が変化するとともに当該筒状部の外径寸法が変化するような弾性変形可能な材料で構成されている。収容部材は、筒状部を形成する材料よりもヤング率の大きい材料で構成されている。

金属部材は、突出部を備える。突出部は、筒状部の外側表面から部材配置空間の内面に向けて突出している。突出部の突出寸法は、筒状部を構成する金属部材の最大厚さ寸法よりも小さい。筒状部は、突出部が部材配置空間の内面に接する状態で、部材配置空間に配置される。なお、筒状部を構成する金属部材の最大厚さ寸法は、金属部材のうち筒状部の表面に対する垂直方向の最大寸法である。

このような構成の通電経路構成部材においては、金属部材の筒状部が部材配置空間の内部で位置決めされるため、振動が発生する環境下で使用する場合でも、金属部材と部材配置空間の内面との衝突を抑制できる。

また、収容部材は、金属部材の筒状部に比べてヤング率が大きい材料で形成されるため、筒状部に比べて変形し難くなる。このため、振動が生じた場合には、金属部材（筒状部）が変形しても収容部材が元の形状を維持することで、両者の間に隙間が生じるのを抑制できるとともに、両者の衝突を抑制できる。

よって、この通電経路構成部材は、振動が発生する環境下で使用する場合でも、振動に起因する金属部材の破損を抑制できるとともに通電経路の断線を抑制できる。
なお、「突出部の突出寸法」は、筒状部の表面に対する垂直方向の寸法であって、筒状部の表面から突出部の最外部位までの寸法を意味する。

次に、上述の通電経路構成部材においては、筒状部のうち突出部が設けられる部分の外表面は、軸線方向の一端側から他端側にかけて隙間を有することなく連続した形状であってもよい。

このような形状の筒状部は、突出部との境界部分も隙間を有することなく連続した形状となる。これにより、金属部材の筒状部を収容部材の部材配置空間に挿入する際に、収容部材と突出部との引っ掛かりが生じがたくなり、挿入作業の煩雑さが軽減される。

次に、上述の通電経路構成部材においては、筒状部の特定断面形状は、スリット部を有する円形、またはスリット部を有する四角形のいずれかであってもよい。筒状部の特定断面形状とは、筒状部における軸線方向に垂直な断面形状であって突出部が形成される部分の断面形状である。

筒状部の特定断面形状がこのような形状であることで、筒状部が弾性変形できるとともに突出部が部材配置空間の内面に接することができる。これにより、筒状部が部材配置空間の内部で位置決めされるため、振動が発生する環境下で使用する場合でも、金属部材と部材配置空間の内面との衝突を抑制できる。

次に、特定断面形状がスリット部を有する円形である上述の通電経路構成部材においては、筒状部はスリット部を少なくとも１個備え、金属部材は突出部を少なくとも２個以上備えてもよい。

金属部材が２個以上の突出部を備えることで、部材配置空間に配置される前後での筒状部の変形量が大きくなるため、突出部を介して筒状部と部材配置空間の内面との間に生じる押圧力が大きくなる。これにより、筒状部は、より強固な力で部材配置空間の内面に支えられる状態となる。

このため、この通電経路構成部材は、筒状部がより強固な力で部材配置空間の内面に支えられる状態となるため、振動が発生する環境下で使用する場合でも、金属部材と部材配置空間の内面との衝突を抑制できる。

なお、この場合、複数の突出部のうち２個の突出部は、筒状部の特定断面形状における周方向において、スリット部を介して対称に配置されてもよい。例えば、特定断面形状における３６０度の周方向位置において、スリット部の形成位置を０度（３６０度）とした場合に、スリット部から１個の突出部までの周方向角度と、スリット部から他の１個の突出部までの周方向角度とが、互いに同一となるように、２個の突出部が配置される構成が挙げられる。

また、２個の突出部は、例えば、特定断面形状における３６０度の周方向位置において、スリット部の形成位置を０度（３６０度）とした場合に、一方の突出部は４５度から１３５度までの範囲内に形成され、他方の突出部は２２５度から３１５度までの範囲内に形成される構成であってもよい。

次に、特定断面形状がスリット部を有する円形である上述の通電経路構成部材においては、筒状部はスリット部を少なくとも２個以上備えてもよい。この場合、複数の突出部のうち２個の突出部は、筒状部のうち２個のスリット部で区切られる２個の領域のそれぞれに１個ずつ配置されてもよい。

次に、特定断面形状がスリット部を有する円形である上述の通電経路構成部材においては、筒状部はスリット部を少なくとも３個以上備え、金属部材は突出部を少なくとも３個以上備えてもよい。この場合、３個の突出部は、筒状部のうち３個のスリット部で区切られる３個の領域のそれぞれに１個ずつ配置されてもよい。

また、金属部材が３個の突出部を備える場合には、筒状部の特定断面形状における周方向において、３個の突出部が均等に配置されてもよい。つまり、３個の突出部は、周方向において中心角度が１２０度ずつ離れるように配置されてもよい。

次に、特定断面形状がスリット部を有する四角形である上述の通電経路構成部材においては、スリット部は、前記四角形の四辺のうち一つの辺のみに設けられ、突出部は、前記四角形の四辺のうちスリット部が設けられた辺に隣接する２つの辺のそれぞれに少なくとも１個ずつ設けられてもよい。

このような構成の金属部材を用いることで、部材配置空間に配置される前後での筒状部の変形量が大きくなるため、突出部を介して筒状部と部材配置空間の内面との間に生じる押圧力が大きくなる。これにより、筒状部は、より強固な力で部材配置空間の内面に支えられる状態となる。

このため、この通電経路構成部材は、筒状部がより強固な力で部材配置空間の内面に支えられる状態となるため、振動が発生する環境下で使用する場合でも、金属部材と部材配置空間の内面との衝突を抑制できる。

なお、この場合、突出部は、四角形の辺のうち中央位置よりもスリット部に近い位置に形成されてもよい。
次に、特定断面形状がスリット部を有する四角形である上述の通電経路構成部材においては、筒状部はスリット部を２個備えており、スリット部は、前記四角形の四辺のうち対向する２つの辺のそれぞれに１個ずつ備えられ、金属部材は突出部を２個備えており、突出部は、前記四角形の四辺のうち前記スリット部を備えない２つの辺のそれぞれに少なくとも１個ずつ備えられてもよい。

なお、この場合、突出部は、四角形の辺のうち中央位置に形成されてもよい。
次に、特定断面形状がスリット部を有する四角形である上述の通電経路構成部材においては、スリット部は、前記四角形の４個の頂点に相当する位置にそれぞれ１個ずつ備えられ、突出部は、前記四角形の四辺のそれぞれにおいて少なくとも１個ずつ備えられてもよい。

なお、この場合、突出部は、四角形の辺のうち中央位置に形成されてもよい。
本開示の他の一態様は、センサ素子と、通電経路構成部材と、を備えるセンサであって、通電経路構成部材は上述のいずれかの通電経路構成部材である。センサ素子は、測定対象物の検出結果に応じた検出信号を出力する。通電経路構成部材は、センサ素子から出力された検出信号を伝達する通電経路の一部を形成する。

このセンサは、上述の通電経路構成部材を備えることで、振動が発生する環境下で使用する場合でも、振動に起因する金属部材の破損を抑制できるとともに通電経路の断線を抑制できる。

実施形態の空燃比センサを軸方向に沿って破断した状態を示す断面図である。 ガスセンサ素子を示す斜視図である。 部材配置空間に接続端子（第１金属端子１）が配置された状態の収容部材の斜視図である。 第１金属部材の外観を表す斜視図である。 筒状部からの突出部の突出状態を視認できる方向から見た第１金属部材の側面図である。 筒状部のうちスリット部を視認できる方向から見た第１金属部材の側面図である。 図６に示す第１金属部材のうちVII−VII矢視方向の断面図である。 図６に示す第１金属部材のうちVIII−VIII矢視方向の断面図である。 通電経路構成部材のうち、突出部の形成位置における接続端子および収容部材の断面形状を表した拡大断面図である。 図１０Ａは１個のスリット部を有する第１金属部材における筒状部の特定断面形状であり、図１０Ｂは２個のスリット部を有する第１金属部材における筒状部の特定断面形状であり、図１０Ｃは３個のスリット部を有する第１金属部材における筒状部の特定断面形状である。 図１１Ａは１個のスリット部を有する第１金属部材における筒状部の特定断面形状であり、図１１Ｂは２個のスリット部を有する第１金属部材における筒状部の特定断面形状であり、図１１Ｃは４個のスリット部を有する第１金属部材における筒状部の特定断面形状である。 筒型センサ素子を備えるガスセンサを軸方向に沿って破断した状態を示す断面図である。 内側接続端子のうち筒状部、突出部、延長部の外観を表した斜視図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
なお、以下に示す実施形態では、ガスセンサの一種である酸素センサのうち全領域空燃比センサ（以下単に、空燃比センサともいう）を例に挙げる。具体的には、自動車や各種内燃機関における空燃比フィードバック制御に使用するために、測定対象となる排ガス中の特定ガス（酸素）を検出するガスセンサ素子（検出素子）が組み付けられるとともに、内燃機関の排気管に装着される空燃比センサを例に挙げて説明する。

［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
本実施形態の通電経路構成部材１４を備える空燃比センサ１の全体の構成について、図１に基づいて説明する。図１は、空燃比センサの内部構成を表す断面図である。図１に示す空燃比センサ１のうち、図中下側が先端側であり、図中上側が後端側である。

図１に示す様に、本実施形態における空燃比センサ１は、排気管に固定するためのネジ部３が外表面に形成された筒状の主体金具５と、軸線方向（空燃比センサ１の長手方向：図１の上下方向）に延びる板状形状のガスセンサ素子７と、ガスセンサ素子７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９と、軸線方向に貫通する挿通孔１３ａの内壁面がガスセンサ素子７の後端部の周囲を取り囲む状態で配置される絶縁コンタクト部材１３と、ガスセンサ素子７と外部機器（図示省略）とを繋ぐ通電経路の一部を形成する通電経路構成部材１４と、を備えている。

図１および図２に示すように、ガスセンサ素子７は、長手方向に伸びる直方体形状の素子本体部７ａと、素子本体部７ａの先端側を覆う多孔質の保護層７ｂと、を備える。素子本体部７ａは、その先端側に、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出する検知部７ｃを備える。素子本体部７ａは、長手方向に伸びる板状の素子部７ｄと、同じく長手方向に延びる板状のヒータ７ｅと、が積層されて構成されている。保護層７ｂは、多孔質状のアルミナで構成されており、少なくとも検知部７ｃを覆うように、素子本体部７ａの先端に設けられる。

ガスセンサ素子７は、その後端側に、複数（本実施形態では６個）の電極パッド２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆを備えている。複数の電極パッド２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆは、板状形状の外表面のうち表裏の位置関係となる第１主面２１および第２主面２３に、それぞれ３個ずつ形成されている。図２では、第１主面２１に形成される３個の電極パッド２５ａ，２５ｂ，２５ｃは図に現れているが、第２主面２３に形成される３個の電極パッド２５ｄ，２５ｅ，２５ｆは図の背面側に位置するため、図２には現れていない。３個の電極パッド２５ｄ，２５ｅ，２５ｆは、３個の電極パッド２５ａ，２５ｂ，２５ｃと同様の形状で、第２主面２３に形成されている。

ガスセンサ素子７は、複数の電極パッド２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを用いて、素子部７ｄと外部機器との間に流れる電気信号の送受信を行う。その電気信号には、素子部７ｄを制御するための制御信号や、素子部７ｄでのガス検出結果に応じて変化する検出信号が含まれる。ガスセンサ素子７は、複数の電極パッド２５ｅ，２５ｆを用いて、外部機器からヒータ７ｅへ印加されるヒータ電圧を受電する。ヒータ電圧の印加によりヒータ７ｅが発熱して、素子部７ｄが所定の活性化温度まで加熱されることで、ガスセンサ素子７が活性化状態（ガス検出が可能な状態）となる。

通電経路構成部材１４は、ガスセンサ素子７と絶縁コンタクト部材１３との間に配置される複数（本実施形態では６個）の接続端子１５と、複数の接続端子１５のそれぞれについて接続端子１５のうち一部を収容する収容部材１６と、を備えている。

図１に示すように、複数の接続端子１５は、それぞれ、ガスセンサ素子７の複数の電極パッド２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆに電気的に接続される。なお、図１では、６個の接続端子１５のうち４個のみを図示し、他の２個については図示を省略している。複数の接続端子１５は、それぞれ、外部機器に接続される複数のリード線３５に電気的に接続されている。複数の接続端子１５は、それぞれ、複数のリード線３５と電極パッド２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆとをつなぐ通電経路の一部を形成する。

接続端子１５は、第１金属部材１５ａと、第２金属部材１５ｂと、を備える。第１金属部材１５ａおよび第２金属部材１５ｂは、互いに連結されるように構成されている。第１金属部材１５ａは、リード線３５に電気的に接続される。第２金属部材１５ｂは、ガスセンサ素子７の複数の電極パッド２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆに電気的に接続される。

収容部材１６は、６個の部材配置空間１６ａを備えている。部材配置空間１６ａは、収容部材１６の先端から後端にかけて貫通した空間として形成されている。
主体金具５は、軸線方向に貫通する貫通孔３７を有し、貫通孔３７の径方向内側に突出する棚部３９を有する略筒状形状に構成されている。この主体金具５は、検知部７ｃを貫通孔３７の先端側に配置し、電極パッド２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆを貫通孔３７の後端よりも後端側に配置する状態で、貫通孔３７に挿通されたガスセンサ素子７を保持するよう構成されている。

主体金具５の貫通孔３７の内部には、ガスセンサ素子７の径方向周囲を取り囲む状態で、環状形状のセラミックホルダ４１、滑石リング４３、及び上述のセラミックスリーブ９が、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。

このセラミックスリーブ９と主体金具５の後端部４７との間には、加締パッキン４９が配置されている。なお、主体金具５の後端部４７は、加締パッキン４９を介してセラミックスリーブ９を先端側に押し付けるように、加締められている。

更に、主体金具５の先端部５３の外周には、ガスセンサ素子７の突出部分を覆う金属製（例えば、ステンレスなど）の二重構造とされたプロテクタ５５が取り付けられている。プロテクタ５５は、溶接部５５ａによって主体金具５に固定されている。

一方、主体金具５の後端側外周には、外筒５７が固定されている。また、外筒５７の後端側の開口部には、弾性材料（ゴムなど）で形成されたグロメット６１が配置されている。グロメット６１は、６本のリード線３５（図１では２本が図示）が挿通されるリード線挿通孔５９を備えている。

絶縁コンタクト部材１３は、自身の外周を取り囲む保持部材６５を介して外筒５７に支持されている。
［１−２．通電経路構成部材］
次に、本実施形態の要部である 通電経路構成部材１４について説明する。

上述のように、通電経路構成部材１４は、６個の接続端子１５と、１個の収容部材１６を備える。図３は、先端側の斜め方向から見たときの通電経路構成部材１４の斜視図である。なお、図３では、接続端子１５のうち第１金属部材１５ａが部材配置空間１６ａに収容された状態の通電経路構成部材１４を表している。

収容部材１６は、絶縁性部材（アルミナなど）を用いて構成されており、円柱部分を主体として構成されている。収容部材１６は、上述したように、６個の部材配置空間１６ａを備えている。６個の部材配置空間１６ａは、収容部材１６の円柱部分において周方向に並んで配置されている。

収容部材１６は、２個の当接部１６ｂを備えている。２個の当接部１６ｂは、収容部材１６の円柱部分から先端側に向けて突出している。２個の当接部１６ｂが絶縁コンタクト部材１３に当接することで、収容部材１６と絶縁コンタクト部材１３との相対位置を一定とすることができる。

次に、接続端子１５は、弾性変形可能な導電性材料（例えば，ステンレス合金（ＳＵＳ３０４）など）で構成されている。接続端子１５は、上述のように、第１金属部材１５ａと、第２金属部材１５ｂと、を備える。

第１金属部材１５ａは、図４〜６に示すように、先端連結部１５ａ１と、筒状部１５ａ２と、後端連結部１５ａ３と、突出部１５ａ４と、を備える。
先端連結部１５ａ１は、第２金属部材１５ｂと連結可能に構成されている。

筒状部１５ａ２は、軸線方向の一端から他端にかけて形成されたスリット部１５ａ５を有する円筒形状である。筒状部１５ａ２は、スリット部１５ａ５の幅寸法が変化するとともに筒状部１５ａ２の外径寸法が変化するよう構成されている。

後端連結部１５ａ３は、リード線３５の芯線を包囲するようにカシメ加工されることで、リード線３５の芯線と連結される。
突出部１５ａ４は、筒状部１５ａ２の外側表面から外向きに突出するように構成されている。つまり、第１金属部材１５ａが収容部材１６の部材配置空間１６ａに配置された場合には、突出部１５ａ４は、部材配置空間１６ａの内面に向けて突出した状態となる。

次に、図６に示す第１金属部材１５ａのうち、VII−VII矢視断面を図７に示し、VIII−VIII矢視断面を図８に示す。
図７に示すように、突出部１５ａ４の突出寸法ｈ１（ｈ１＝０．１７５ｍｍ）は、筒状部１５ａ２を構成する第１金属部材１５ａの最大厚さ寸法ｔ１（ｔ１＝０．２００ｍｍ）よりも小さい（ｈ１＜ｔ１）。なお、突出部１５ａ４の突出寸法ｈ１は、筒状部１５ａ２の表面に対する垂直方向の寸法であって、筒状部１５ａ２の表面から突出部１５ａ４の最外部位までの寸法を意味する。また、最大厚さ寸法ｔ１は、第１金属部材１５ａのうち筒状部１５ａ２の表面に対する垂直方向の最大寸法である。

また、図５および図７に示すように、筒状部１５ａ２のうち突出部１５ａ４が設けられる部分の外表面は、軸線方向の一端側から他端側にかけて隙間を有することなく連続した形状である。

図８に示すように、第１金属部材１５ａは、３個の突出部１５ａ４を備える。３個の突出部１５ａ４は、筒状部１５ａ２の周方向において均等に配置されている。筒状部１５ａ２における軸線方向に垂直な断面形状であって突出部１５ａ４が形成される部分の断面形状である特定断面形状は、スリット部１５ａ５を有する円形である。外力が加えられていない状態（自由状態）での筒状部１５ａ２の外形寸法Ｄ１は、２．５ｍｍである。

次に、通電経路構成部材１４のうち、突出部１５ａ４の形成位置における接続端子１５（詳細には、筒状部１５ａ２）および収容部材１６（詳細には、部材配置空間１６ａ）の断面形状を表した拡大断面図を、図９に示す。

図９に示すように、部材配置空間１６ａの内径寸法Ｄ２は、２．７ｍｍである。つまり、突出部１５ａ４が設けられていないと仮定した状態の筒状部１５ａ２を部材配置空間１６ａに配置した場合、筒状部１５ａ２の外周面と部材配置空間１６ａの内面との間に隙間が存在する。このため、突出部１５ａ４が設けられていない場合、筒状部１５ａ２は、部材配置空間１６ａの内部で移動可能な状態となり、振動が生じた場合には、筒状部１５ａ２が部材配置空間１６ａの内面と繰り返し衝突して、破損する可能性がある。なお、突出部１５ａ４が設けられていないと仮定した場合、筒状部１５ａ２の外周面と部材配置空間１６ａの内面との間に生じる隙間寸法（仮想隙間寸法ｇ１）は０．１ｍｍ（＝（Ｄ２−Ｄ１）／２）である。

ここで、突出部１５ａ４の突出寸法ｈ１は、仮想隙間寸法ｇ１よりも大きい。このため、突出部１５ａ４が設けられている筒状部１５ａ２を部材配置空間１６ａに配置した場合、突出部１５ａ４が部材配置空間１６ａの内面に当接する。これにより、突出部１５ａ４を介して部材配置空間１６ａの内面からの外力が筒状部１５ａ２に加わり、筒状部１５ａ２は、外力によって外形寸法が縮小するように弾性変形して、自由状態の外形寸法Ｄ１から変形後外形寸法Ｄ１ａに変化する。この結果、筒状部１５ａ２は、突出部１５ａ４を介して部材配置空間１６ａの内部により支持される状態となる。このため、振動が生じた場合でも、筒状部１５ａ２が部材配置空間１６ａの内面と衝突することはなく、筒状部１５ａ２の破損を抑制できる。なお、筒状部１５ａ２の外周面と部材配置空間１６ａの内面との隙間寸法ｇ１ａは、突出部１５ａ４の突出寸法ｈ１と同等となる（ｇ１ａ＝ｈ１）。

なお、筒状部１５ａ２を形成する材料は、接続端子１５を構成する導電性材料であり、ヤング率は１９３ＧＰａである。収容部材１６の材料は、絶縁性部材であり、ヤング率は３４０ＧＰａである。このため、収容部材１６は、筒状部１５ａ２を形成する材料よりもヤング率の大きい材料で構成されている。

［１−３．効果］
以上説明したように、本実施形態の空燃比センサ１における通電経路構成部材１４は、接続端子１５と、収容部材１６と、を備える。接続端子１５は、第１金属部材１５ａと、第２金属部材１５ｂと、を備える。

通電経路構成部材１４においては、第１金属部材１５ａの筒状部１５ａ２が部材配置空間１６ａの内部で位置決めされるため、振動が発生する環境下で使用する場合でも、接続端子１５（第１金属部材１５ａ）と部材配置空間１６ａの内面との衝突を抑制できる。

また、収容部材１６は、第１金属部材１５ａの筒状部１５ａ２に比べてヤング率が大きい材料で形成されるため、筒状部１５ａ２に比べて変形し難くなる。このため、振動が生じた場合には、第１金属部材１５ａ（筒状部１５ａ２）が変形しても収容部材１６が元の形状を維持することで、両者の間に隙間が生じるのを抑制できるとともに、両者の衝突を抑制できる。

よって、通電経路構成部材１４は、振動が発生する環境下で使用する場合でも、振動に起因する接続端子１５（第１金属部材１５ａ）の破損を抑制できるとともに通電経路（詳細には、ガスセンサ素子７と外部機器との通電経路）の断線を抑制できる。

次に、筒状部１５ａ２のうち突出部１５ａ４が設けられる部分の外表面は、軸線方向の一端側から他端側にかけて隙間を有することなく連続した形状である。
このような形状の筒状部１５ａ２は、突出部１５ａ４との境界部分も隙間を有することなく連続した形状となる。これにより、第１金属部材１５ａの筒状部１５ａ２を収容部材１６の部材配置空間１６ａに挿入する際に、収容部材１６と突出部１５ａ４との引っ掛かりが生じがたくなり、挿入作業の煩雑さが軽減される。

次に、通電経路構成部材１４においては、筒状部１５ａ２の特定断面形状は、スリット部１５ａ５を有する円形である。筒状部１５ａ２の特定断面形状がこのような形状であることで、筒状部１５ａ２が弾性変形できるとともに突出部１５ａ４が部材配置空間１６ａの内面に接することができる。これにより、筒状部１５ａ２が部材配置空間１６ａの内部で位置決めされるため、振動が発生する環境下で使用する場合でも、接続端子１５（第１金属部材１５ａ）と部材配置空間１６ａの内面との衝突を抑制できる。

次に、筒状部１５ａ２はスリット部１５ａ５を１個備えており、第１金属部材１５ａは突出部１５ａ４を３個備えている。
第１金属部材１５ａが２個以上の突出部１５ａ４を備えることで、部材配置空間１６ａに配置される前後での筒状部１５ａ２の変形量が大きくなるため、突出部１５ａ４を介して筒状部１５ａ２と部材配置空間１６ａの内面との間に生じる押圧力が大きくなる。これにより、筒状部１５ａ２は、より強固な力で部材配置空間１６ａの内面に支えられる状態となる。

このため、通電経路構成部材１４は、筒状部１５ａ２がより強固な力で部材配置空間１６ａの内面に支えられる状態となるため、振動が発生する環境下で使用する場合でも、第１金属部材１５ａと部材配置空間１６ａの内面との衝突を抑制できる。

次に、空燃比センサ１は、ガスセンサ素子７と、通電経路構成部材１４と、を備えるガスセンサである。ガスセンサ素子７は、測定対象物（排ガス中の酸素）の検出結果に応じた検出信号を出力する。

通電経路構成部材１４（第１金属部材１５ａ）は、ガスセンサ素子７から出力された検出信号を伝達する通電経路の一部を形成する。また、通電経路構成部材１４（第１金属部材１５ａ）は、ガスセンサ素子７（素子部７ｄ）を制御するための制御信号を伝達するための通電経路の一部を形成する。さらに、通電経路構成部材１４（第１金属部材１５ａ）は、外部機器からヒータ７ｅへヒータ電圧を印加するための通電経路の一部を形成する。

この空燃比センサ１は、通電経路構成部材１４を備えることで、振動が発生する環境下で使用する場合でも、振動に起因する接続端子１５（第１金属部材１５ａ）の破損を抑制できるとともに、検出信号の通電経路、制御信号の通電経路、ヒータ電圧の通電経路における断線を抑制できる。

［１−４．特許請求の範囲との対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
通電経路構成部材１４が通電経路構成部材の一例に相当し、接続端子１５が金属部材の一例に相当し、筒状部１５ａ２が筒状部の一例に相当し、スリット部１５ａ５がスリット部の一例に相当し、突出部１５ａ４が突出部の一例に相当し、収容部材１６が収容部材の一例に相当する。空燃比センサ１がセンサの一例に相当し、ガスセンサ素子７がセンサ素子の一例に相当する。

［２．第２実施形態］
金属端子（接続端子）における筒状部の断面形状は、上記実施形態の形状に限られることはなく、他の形状を採ることができる。そこで、第２実施形態として、図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃおよび図１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに基づいて、筒状部の断面形状における種々の形態について説明する。

図１０Ａに示す第１金属部材１５ａは、２個の突出部１５ａ４を備えている。この第１金属部材１５ａの筒状部１５ａ２の特定断面形状は、１個のスリット部１５ａ５を有する円形である。２個の突出部１５ａ４は、筒状部１５ａ２の特定断面形状における周方向において、スリット部１５ａ５を介して対称に配置されている。つまり、筒状部１５ａ２の特定断面形状における３６０度の周方向位置において、スリット部１５ａ５の形成位置（特に、スリット部１５ａ５の中央位置）を０度とした場合に、２個の突出部１５ａ４のうち一方の突出部１５ａ４は、その頂点が６０度の位置に形成され、他方の突出部１５ａ４は、その頂点が３００度の位置に形成されている。換言すれば、スリット部１５ａ５から一方の突出部１５ａ４までの周方向角度と、スリット部１５ａ５から他方の突出部１５ａ４までの周方向角度とが、互いに同一（６０度）となるように、２個の突出部１５ａ４が配置されている。また、図１０Ａに示す第１金属部材１５ａにおいては、２個の突出部１５ａ４のうち一方の突出部１５ａ４は４５度から１３５度までの範囲内に形成され、他方の突出部１５ａ４は２２５度から３１５度までの範囲内に形成される。

なお、図１０Ａに示す第１金属部材１５ａは、第１実施形態の第１金属部材１５ａにおいて１個の突出部１５ａ４を削除した形態ともいえる。
図１０Ｂに示す第１金属部材１５ａは、２個の突出部１５ａ４を備えている。この第１金属部材１５ａの筒状部１５ａ２の特定断面形状は、２個のスリット部１５ａ５を有する円形である。２個の突出部１５ａ４は、筒状部１５ａ２のうち２個のスリット部１５ａ５で区切られる２個の領域（第１領域１５ａ２ａ、第２領域１５ａ２ｂ）のそれぞれに１個ずつ配置されている。

図１０Ｃに示す第１金属部材１５ａは、３個の突出部１５ａ４を備えている。この第１金属部材１５ａの筒状部１５ａ２の特定断面形状は、３個のスリット部１５ａ５を有する円形である。３個の突出部１５ａ４は、筒状部１５ａ２のうち３個のスリット部１５ａ５で区切られる３個の領域（第１領域１５ａ２ａ、第２領域１５ａ２ｂ、第３領域１５ａ２ｃ）のそれぞれに１個ずつ配置されている。

図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに示す第１金属部材１５ａは、第１実施形態の第１金属部材１５ａと同様に、第２金属部材１５ｂと連結されることで接続端子１５を構成できる。そして、この接続端子１５は、収容部材１６とともに、通電経路構成部材１４を構成できる。図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに示す第１金属部材１５ａを備える通電経路構成部材１４は、第１実施形態の通電経路構成部材１４と同様に、第１金属部材１５ａの筒状部１５ａ２が部材配置空間１６ａの内部で位置決めされるため、振動が発生する環境下で使用する場合でも、接続端子１５（第１金属部材１５ａ）と部材配置空間１６ａの内面との衝突を抑制できる。

よって、図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに示す第１金属部材１５ａを備える通電経路構成部材１４は、振動が発生する環境下で使用する場合でも、振動に起因する接続端子１５（第１金属部材１５ａ）の破損を抑制できるとともに通電経路（詳細には、ガスセンサ素子７と外部機器との通電経路）の断線を抑制できる。

図１１Ａに示す第１金属部材１５ａは、２個の突出部１５ａ４を備えている。この第１金属部材１５ａの筒状部１５ａ２の特定断面形状は、１個のスリット部１５ａ５を有する四角形である。スリット部１５ａ５は、筒状部１５ａ２の特定断面形状における四角形の四辺のうち一つの辺のみに設けられている。突出部１５ａ４は、四角形の四辺のうちスリット部１５ａ５が設けられた辺に隣接する２つの辺のそれぞれに１個ずつ設けられている。

図１１Ｂに示す第１金属部材１５ａは、２個の突出部１５ａ４を備えている。この第１金属部材１５ａの筒状部１５ａ２の特定断面形状は、２個のスリット部１５ａ５を有する四角形である。スリット部１５ａ５は、筒状部１５ａ２の特定断面形状における四角形の四辺のうち対向する２つの辺のそれぞれに１個ずつ備えられている。突出部１５ａ４は、四角形の四辺のうちスリット部１５ａ５を備えない２つの辺のそれぞれに１個ずつ設けられている。

図１１Ｃに示す第１金属部材１５ａは、４個の突出部１５ａ４を備えている。この第１金属部材１５ａの筒状部１５ａ２の特定断面形状は、４個のスリット部１５ａ５を有する四角形である。スリット部１５ａ５は、筒状部１５ａ２の特定断面形状における四角形の４個の頂点に相当する位置にそれぞれ１個ずつ備えられている。突出部１５ａ４は、四角形の四辺のそれぞれに１個ずつ備えられる。

第１実施形態の通電経路構成部材１４と同様に、図１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに示す第１金属部材１５ａを備える通電経路構成部材１４は、振動が発生する環境下で使用する場合でも、振動に起因する接続端子１５（第１金属部材１５ａ）の破損を抑制できるとともに通電経路（詳細には、ガスセンサ素子７と外部機器との通電経路）の断線を抑制できる。

［３．第３実施形態］
次に、本開示の通電経路構成部材が備えられるセンサは、上記のような板型のガスセンサ素子７を備える空燃比センサ１に限られることはない。そこで、第３実施形態として、図１２および図１３を用いて、筒型センサ素子８４を備えるガスセンサ８０（酸素センサ８０）について説明する。なお、ガスセンサ８０は、図１２における図中下側が先端側であり、図中上側が後端側である。

ガスセンサ８０は、主体金具８２および筒型センサ素子８４を備えるとともに、通電経路構成部材８１を備える。なお、通電経路構成部材８１は、筒型センサ素子８４および内側接続端子８５を備える。筒型センサ素子８４は、センサ素子を構成するとともに、通電経路構成部材８１の一部を構成する。

筒型センサ素子８４は、素子本体８４ａと、内側電極８４ｂと、外側電極８４ｃと、を備える。素子本体８４ａは、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体（ジルコニアなど）を主成分としており、有底筒状に形成されている。素子本体８４ａは、その内側に部材配置空間８４ｄを備える。内側電極８４ｂは、白金を主成分としており、素子本体８４ａのうち部材配置空間８４ｄに面する内面全体に形成されている。外側電極８４ｃは、白金を主成分としており、素子本体８４ａの外面のうち後端部分を取り囲むように形成されている。

ガスセンサ８０は、内側接続端子８５と、外側接続端子８６と、ヒータ部８９と、を備える。内側接続端子８５および外側接続端子８６は、上記の接続端子１５と同様に、弾性変形可能な導電性材料（例えば，ステンレス合金（ＳＵＳ３０４）など）で構成されている。内側接続端子８５は、内側電極８４ｂに電気的に接続される。外側接続端子８６は、外側電極８４ｃに電気的に接続される。ヒータ部８９は、部材配置空間８４ｄに配置されて筒型センサ素子８４を活性化温度まで加熱することで、筒型センサ素子８４を活性化状態にする。

内側接続端子８５は、筒状部８５ａと、突出部８５ｂと、延長部８５ｃと、連結部８５ｄと、を備える。延長部８５ｃは、筒状部８５ａと連結部８５ｄとを繋ぐ。延長部８５ｃの長さ寸法を変更することで、内側接続端子８５における筒状部８５ａから連結部８５ｄまでの距離を変更できる。連結部８５ｄは、リード線３５の芯線を包囲するようにカシメ加工されることで、リード線３５の芯線と連結される。

図１３に示すように、筒状部８５ａは、軸線方向の一端から他端にかけて形成されたスリット部８５ｅを有する円筒形状である。筒状部８５ａは、スリット部８５ｅの幅寸法が変化するとともに筒状部８５ａの外径寸法が変化するよう構成されている。突出部８５ｂは、筒状部８５ａの外側表面から外向きに突出するように構成されている。つまり、内側接続端子８５が筒型センサ素子８４の部材配置空間８４ｄに配置された場合には、突出部８５ｂは、部材配置空間８４ｄの内面に向けて突出した状態となる。

なお、図示は省略するが、突出部８５ｂの突出寸法は、筒状部８５ａの最大厚さ寸法よりも小さい。また、筒状部８５ａのうち突出部８５ｂが設けられる部分の外表面は、軸線方向の一端側から他端側にかけて隙間を有することなく連続した形状である。

突出部８５ｂが設けられている筒状部８５ａを部材配置空間８４ｄに配置した場合、突出部８５ｂが部材配置空間８４ｄの内面に当接する。これにより、突出部８５ｂを介して部材配置空間８４ｄの内面からの外力が筒状部８５ａに加わり、筒状部８５ａは、外力によって外形寸法が縮小するように弾性変形する。この結果、筒状部８５ａは、突出部８５ｂを介して部材配置空間８４ｄの内部により支持される状態となる。このため、振動が生じた場合でも、筒状部８５ａが部材配置空間８４ｄの内面と衝突することはなく、筒状部８５ａの破損を抑制できる。

なお、筒状部８５ａを形成する材料は、内側接続端子８５を構成する導電性材料であり、ヤング率は１９３ＧＰａである。筒型センサ素子８４の材料は、固体電解質体であり、ヤング率は２００ＧＰａである。このため、筒型センサ素子８４は、筒状部８５ａを形成する材料よりもヤング率の大きい材料で構成されている。

以上説明したように、ガスセンサ８０の通電経路構成部材８１においては、内側接続端子８５の筒状部８５ａが筒型センサ素子８４の部材配置空間８４ｄの内部で位置決めされるため、振動が発生する環境下で使用する場合でも、内側接続端子８５と部材配置空間８４ｄの内面との衝突を抑制できる。

また、筒型センサ素子８４は、内側接続端子８５の筒状部８５ａに比べてヤング率が大きい材料で形成されるため、筒状部８５ａに比べて変形し難くなる。このため、振動が生じた場合には、内側接続端子８５（筒状部８５ａ）が変形しても筒型センサ素子８４が元の形状を維持することで、両者の間に隙間が生じるのを抑制できるとともに、両者の衝突を抑制できる。

よって、通電経路構成部材８１は、振動が発生する環境下で使用する場合でも、振動に起因する内側接続端子８５の破損を抑制できるとともに通電経路（詳細には、筒型センサ素子８４と外部機器との通電経路）の断線を抑制できる。

なお、ガスセンサ８０においては、通電経路構成部材８１が通電経路構成部材の一例に相当し、内側接続端子８５が金属部材の一例に相当し、筒状部８５ａが筒状部の一例に相当し、スリット部８５ｅがスリット部の一例に相当し、突出部８５ｂが突出部の一例に相当し、筒型センサ素子８４が収容部材の一例に相当する。ガスセンサ８０がセンサの一例に相当し、筒型センサ素子８４がセンサ素子の一例に相当する。

［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、通電経路構成部材がガスセンサに備えられる形態について説明したが、ガスセンサ以外のセンサであって通電経路を備えるセンサに備えられる通電経路構成部材に対して、本開示を適用してもよい。具体的には、温度センサ、ノッキングセンサ、ＰＭセンサ（煤検知センサ）などのセンサにおいて、本開示の通電経路構成部材を適用してもよい。また、本開示が適用されるガスセンサは、空燃比センサや酸素センサに限られることはなく、ＮＯセンサ、ＮＯｘセンサ、水素センサ、ＣＯセンサなどのガスセンサにおいて、本開示の通電経路構成部材を適用してもよい。

次に、上記の実施形態における突出部の個数、スリット部の個数は、あくまで一例であり、これらの個数は、本開示の範囲内において任意の数値を採りうる。また、上記の実施形態における各種数値（寸法、ヤング率など）は、あくまで一実施形態における数値であり、本開示の範囲内において任意の数値を採りうる。

次に、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…空燃比センサ、７…ガスセンサ素子、１４…通電経路構成部材、１５…接続端子、１５ａ…第１金属部材、１５ａ２…筒状部、１５ａ２ａ…第１領域、１５ａ２ｂ…第２領域、１５ａ２ｃ…第３領域、１５ａ４…突出部、１５ａ５…スリット部、１５ｂ…第２金属部材、１６…収容部材、１６ａ…部材配置空間、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ…電極パッド、３５…リード線、８０…ガスセンサ（酸素センサ）、８１…通電経路構成部材、８４…筒型センサ素子、８４ｂ…内側電極、８４ｄ…部材配置空間、８５…内側接続端子、８５ａ…筒状部、８５ｂ…突出部、８５ｅ…スリット部。

Claims (10)

1. 軸線方向に延びる筒状部を有し、導電性材料で形成される金属部材と、
   前記金属部材のうち少なくとも前記筒状部を収容するための部材配置空間を有する収容部材と、
   を備えて、前記金属部材が通電経路の一部を形成する通電経路構成部材であって、
   前記筒状部は、前記軸線方向の一端から他端にかけて形成されたスリット部を有し、前記スリット部の幅寸法が変化するとともに当該筒状部の外径寸法が変化するような弾性変形可能な材料で構成されており、
   前記収容部材は、前記筒状部を形成する材料よりもヤング率の大きい材料で構成されており、
   前記金属部材は、前記筒状部の外側表面から前記部材配置空間の内面に向けて突出した突出部を備え、
   前記突出部の突出寸法は、前記筒状部を構成する前記金属部材の最大厚さ寸法よりも小さく、
   前記筒状部は、前記突出部が前記部材配置空間の内面に接する状態で、前記部材配置空間に配置される、
   通電経路構成部材。
2. 請求項１に記載の通電経路構成部材であって、
   前記筒状部のうち前記突出部が設けられる部分の外表面は、前記軸線方向の一端側から他端側にかけて隙間を有することなく連続した形状である、
   通電経路構成部材。
3. 請求項１または請求項２に記載の通電経路構成部材であって、
   前記筒状部における前記軸線方向に垂直な断面形状であって前記突出部が形成される部分の前記断面形状である特定断面形状は、前記スリット部を有する円形、または前記スリット部を有する四角形のいずれかである、
   通電経路構成部材。
4. 請求項３に記載の通電経路構成部材であって、
   前記特定断面形状は、前記スリット部を有する円形であり、
   前記筒状部は、前記スリット部を少なくとも１個備え、
   前記金属部材は、前記突出部を少なくとも２個以上備える、
   通電経路構成部材。
5. 請求項４に記載の通電経路構成部材であって、
   前記筒状部は、前記スリット部を少なくとも２個以上備える、
   通電経路構成部材。
6. 請求項５に記載の通電経路構成部材であって、
   前記筒状部は、前記スリット部を少なくとも３個以上備え、
   前記金属部材は、前記突出部を少なくとも３個以上備える、
   通電経路構成部材。
7. 請求項３に記載の通電経路構成部材であって、
   前記特定断面形状は、前記スリット部を有する四角形であり、
   前記スリット部は、前記四角形の四辺のうち一つの辺のみに設けられ、
   前記突出部は、前記四角形の四辺のうち前記スリット部が設けられた辺に隣接する２つの辺のそれぞれに少なくとも１個ずつ設けられている、
   通電経路構成部材。
8. 請求項３に記載の通電経路構成部材であって、
   前記特定断面形状は、前記スリット部を有する四角形であり、
   前記筒状部は、前記スリット部を２個備えており、
   前記スリット部は、前記四角形の四辺のうち対向する２つの辺のそれぞれに１個ずつ備えられ、
   前記金属部材は、前記突出部を２個備えており、
   前記突出部は、前記四角形の四辺のうち前記スリット部を備えない２つの辺のそれぞれに少なくとも１個ずつ備えられる、
   通電経路構成部材。
9. 請求項３に記載の通電経路構成部材であって、
   前記特定断面形状は、前記スリット部を有する四角形であり、
   前記スリット部は、前記四角形の４個の頂点に相当する位置にそれぞれ１個ずつ備えられ、
   前記突出部は、前記四角形の四辺のそれぞれにおいて少なくとも１個ずつ備えられる、
   通電経路構成部材。
10. 測定対象物の検出結果に応じた検出信号を出力するセンサ素子と、
    前記センサ素子から出力された前記検出信号を伝達する通電経路の一部を形成する通電経路構成部材と、
    を備えるセンサであって、
    前記通電経路構成部材は、請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の通電経路構成部材である、
    センサ。

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