JP6981948B2 - ガスセンサ - Google Patents

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。
この種のガスセンサとして、板状のセンサ素子の後端側外表面に複数の電極パッドを設け、この電極パッドのそれぞれに端子金具を電気的に接触させてセンサ素子からのセンサ出力信号を外部に取り出したり、センサ素子に積層されたヒータに給電するものが広く用いられている（特許文献１）。

図１８に示すように、端子金具３００は、例えば金属板を切り起こした短冊状をなし、その先端側がセンサ素子の電極パッド４０２に向かって折り返されて電極パッド４０２に押圧力Ｄで弾性的に接続する素子当接部３１０を備えている。

特開２０１８−９９５８号公報（図２、図３）

ところで、図１９に示すように、電極パッド４０２に対して素子当接部３１０の幅Ｗ１が狭すぎると、接点を安定して確保できなかったり、ガスセンサの組付け時や走行振動等により素子当接部３１０が幅方向にズレ、センサ素子４００の端部から脱落するおそれがある。
一方、図２０に示すように、電極パッド４０２に対して素子当接部３１０の幅Ｗ２を広くすると、素子当接部３１０が幅方向にズレてもセンサ素子４００の端部に引っ掛かるので、センサ素子４００からの脱落を抑制できる。
しかしながら、電極パッド４０２に対して素子当接部３１０が傾くようにズレた場合に、素子当接部３１０の幅方向端部３１０ｅが電極パッド４０２に隣接するセンサ素子４００の表面に当接して素子当接部３１０が電極パッド４０２から浮き上がり、接点３００Ｐが確保できなくなるおそれがある。又、見かけ上接点３００Ｐが確保されても、端部３１０ｅがセンサ素子４００の表面に押され、押圧力Ｄが減少して接点圧力が低下し、接点３００Ｐの接続信頼性が低下する。

そこで、本発明は、センサ素子の電極パッドに対して端子金具がズレても両者の電気的接続を確保することができる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、を備えたガスセンサであって、前記端子金具は、本体部と、該本体部から前記電極パッドに向かって折り返されて弾性的に撓み、自身の一部が前記電極パッドと当接する素子当接部とを有し、前記素子当接部は、前記センサ素子に対向する平坦な主面と、前記端子金具の幅方向の端部のうち、少なくとも一方の端部に、前記主面に繋がりつつ前記素子当接部の厚み方向反対側に向かって広がる斜面とを備えることを特徴とする。

ガスセンサの組付け時や、ガスセンサを搭載した車両の走行時の振動等により、電極パッドに対して素子当接部が傾くようにズレることがある。この場合、素子当接部が斜面を備えないと仮定すると、その角部が電極パッドに隣接するセンサ素子の表面に当接し、素子当接部が電極パッドから浮き上がり、接点が確保できなくなる。
そこで、このガスセンサによれば、斜面を設けることで、素子当接部が傾いてもセンサ素子の表面に当接しずらく、素子当接部が電極パッドから浮き上がって接点が確保できなくなることを抑制できる。又、素子当接部が傾いてもセンサ素子の表面に当接しずらくなることから、その分だけ素子当接部を幅広にできるので、素子当接部が幅方向にズレても、センサ素子の端部から脱落することを抑制できる。
これらの作用により、電極パッドに対して端子金具がズレても（傾く方向のズレや、幅方向のズレ）両者の電気的接続を確保することができる。

本発明のガスセンサにおいて、前記素子当接部は、前記斜面が形成された前記端部において、前記斜面に繋がり前記幅方向の外側を向く側面を有してもよい。
側面を有する場合には、斜面と電極パッドとの接点は、端子金具の本体部から最も遠い場合でも斜面の終端（斜面と側面との境界）となる。一方、側面が無いと、斜面が素子当接部の厚み方向反対側まで形成されるので、斜面と電極パッドとの接点は、端子金具の本体部から最も遠い場合に素子当接部の厚み方向反対側に達する。つまり、側面が無いと、本体部からの素子当接部の撓み量が大きくなって本体部から素子当接部がより伸びてしまい、素子当接部のバネ力が減じられて接点圧力が低下する傾向にある。
従って、このガスセンサによれば、素子当接部が側面を備えることで、素子当接部のバネ力及び接点圧力の減少を抑制し、接続信頼性が向上する。

本発明のガスセンサにおいて、前記素子当接部の厚み方向に見たとき、前記斜面の厚みｔ１、前記側面の厚みｔ２が、ｔ１＜ｔ２を満たしてもよい。
このガスセンサによれば、ｔ１＜ｔ２を満たすことで、素子当接部のバネ力及び接点圧力の減少をさらに抑制できる。

本発明のガスセンサにおいて、前記センサ素子は、幅方向における角部に面取り部を有し、前記斜面は、前記面取り部に隣接する前記電極パッドのうち、当該面取り部と反対側に対応する側の前記端部に少なくとも形成され、前記センサ素子の前記面取り部の面取り角θ１としたとき、前記斜面が前記主面となす角θ２が、θ１＞θ２の関係を満たすと共に、（１）前記電極パッドの端部は、前記センサ素子の前記外表面と前記面取り部との境界部と接するか、又は、（２）前記電極パッドの前記面取り部側の端部が前記境界部と離間し、かつ前記端部の前記素子当接部側の角部と、前記境界部とを結ぶ仮想線分が前記外表面となす角度をθ３としたときにθ３＞θ２の関係を満たし、前記境界部と前記端部との距離Ｌ３が、前記斜面の前記外表面に平行な長さＬ２よりも短くてもよい。

素子当接部がセンサ素子の端部から離れるように幅方向にズレた場合、θ１＜θ２とすると、斜面がセンサ素子の端部の面取り部に当接して素子当接部が電極パッドから浮き上がり、電極パッドとの電気的接続が切断される場合がある。
そこで、このガスセンサによれば、θ１＞θ２とすることで、斜面と面取り部との間に開き角（θ１−θ２）の分だけ隙間が形成されるので、斜面が面取り部に当接して電極パッドから浮き上がって接点が確保できなくなることを抑制できる。

本発明のガスセンサにおいて、前記素子当接部において、前記主面及び前記斜面の厚み方向の反対面が平坦であってもよい。
このような平坦面は、例えば斜面を板金プレス加工で形成して得られ、プレス加工で斜面を形成する場合に比べ、主面や斜面が厚肉となる。その結果、主面や斜面がスプリングバックすることが抑制され、斜面の形状を精度良く保つことができる。

本発明のガスセンサにおいて、前記斜面の硬度が、前記主面の硬度より高くてもよい。
平坦面が存在するよう、例えば斜面を板金プレス加工で形成した場合、加工硬化により、斜面の硬度が主面の硬度より高くなる。

本発明のガスセンサにおいて、前記端子金具の幅方向の全長Ｌ１、前記主面の幅方向の長さＦ１が、Ｆ１/Ｌ１≦０．８の関係を満たしてもよい。
このガスセンサによれば、斜面を主面に対して適切な角度で形成することができる。Ｆ１/Ｌ１＞０．８であると、斜面の角度が主面に対して直角に近づき、斜面によってセンサ素子の表面への当接を抑制する効果が少なくなる場合がある。

本発明のガスセンサにおいて、前記センサ素子の少なくとも一方の面において、前記端子金具が幅方向に２個以上離間して並んでもよい。
端子金具が幅方向に２個以上並ぶ場合、素子当接部や電極パッドの幅方向寸法が制限され、電極パッドに対して端子金具がズレやすいので、本発明がより有効である。

この発明によれば、センサ素子の電極パッドに対して端子金具がズレても両者の電気的接続を確保することができる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。 先端側セパレータと後端側セパレータの組み付けを示す工程図である。 幅方向中央の先端側端子金具の素子当接部の断面図である。 幅方向端部の先端側端子金具の素子当接部の断面図である。 図７の素子当接部が傾くようにズレた場合の、電極パッドとの位置関係を表す図である。 図８の素子当接部が幅方向にズレた場合の、センサ素子の端部の電極パッドとの位置関係を表す図である。 図７の素子当接部の斜面が電極パッドと当接した場合の、素子当接部の撓み量を表す図である。 素子当接部の変形例を示す図である。 素子当接部の別の変形例を示す図である。 素子当接部のさらに別の変形例を示す図である。 素子当接部のさらに別の変形例を示す図である。 素子当接部のさらに別の変形例を示す図である。 素子当接部のさらに別の変形例を示す図である。 従来の端子金具の斜視図である。 従来の端子金具が幅方向にズレた場合の、センサ素子の端部の電極パッドとの位置関係を表す図である。 従来の端子金具が傾くようにズレた場合の、電極パッドとの位置関係を表す図である。 電極パッドが面取り部から離れ、素子当接部が電極パッドに届かず、接点を確保できない状態を示す図である。 電極パッドが面取り部に接している場合に、素子当接部が電極パッドに接点を確保した状態を示す図である。 電極パッドが面取り部から離間している場合に、θ３を示す図である。 θ３≦θ２の場合に、素子当接部が電極パッドに届かず、接点を確保できない状態を示す図である。 Ｌ３＞Ｌ２の場合に、素子当接部が電極パッドに届かず、接点を確保できない状態を示す図である。

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、先端側セパレータ９０の所定の断面と、後端側セパレータ９５の所定の断面から見た、先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５の組み付けを示す工程図である。
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。
先端側端子金具２０、３０と、後端側端子金具４０とはそれぞれ先端側と後端側に配置されて互いに接続されている。先端側端子金具２０、３０が「特許請求の範囲の「端子金具」に相当する。

なお、図５に示すように、先端側セパレータ９０の挿通孔９０ｈ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１１ａに電気的に接続される。
また、電極パッド１１ａ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１１ａ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素子当接部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。そして、本体部２１の後端側に接続部２３が一体に接続されている。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。
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。

素子当接部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、図５参照）に接点Ｐ１にて弾性的に接続する。なお、素子当接部２２は、本体部２１に対して径方向に弾性的に撓み、押圧力Ｄを生じるようになっている。
さらに、詳しくは後述するが、素子当接部２２は、接点Ｐ１を含みセンサ素子１０に対向して電極パッド１１ａと当接する平坦な主面２２ｍと、先端側端子金具２０の幅方向の端部のうち、少なくとも一方の端部に、主面２２ｍに繋がりつつ素子当接部２２の厚み方向反対側に向かって広がる斜面２２ｓとを備える。
なお、図２では、斜面２２ｓは先端側端子金具２０の幅方向の両端部に形成されている。

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２３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素子当接部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。そして、本体部３１の後端側に接続部３３が一体に接続されている。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。

素子当接部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、図５参照）に接点Ｐ２にて弾性的に接続する。なお、素子当接部３２は、本体部３１に対して径方向に弾性的に撓み、押圧力Ｄを生じるようになっている。
さらに、詳しくは後述するが、素子当接部３２は、接点Ｐ２を含みセンサ素子１０に対向して電極パッド１１ａと当接する平坦な主面３２ｍと、先端側端子金具２０の幅方向の端部のうち、少なくとも一方の端部に、主面３２ｍに繋がりつつ素子当接部３２の厚み方向反対側に向かって広がる斜面３２ｓとを備える。
なお、図３では、斜面３２ｓは先端側端子金具３０の幅方向の一方の端部のみ（図３の右側）に形成されている。

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、リード線１４６に接続される圧着端子部４７と、圧着端子部４７の先端側に繋がる略板状の頸部４１と、頸部４１の先端側に繋がり板を断面Ｃ字状に折り曲げた円筒状の径大部４５と、径大部４５の先端側に繋がり板を断面Ｃ字状に折り曲げた円筒状の先端部４３と、を一体に備えている。
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。
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。

そして、図５に示すようにして、先端側セパレータ９０に先端側端子金具２０、３０を組み付ける。ここで、図６（ａ）に示すように、挿通孔９０ｈに後端側から先端側端子金具２０が挿通されると、先端側端子金具２０の先端側保持部２９が先端側セパレータ９０の後端向き面９０ｓに当接して先端側端子金具２０の先端側への抜けを防止し、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。
同様に、図示しないが、挿通孔９０ｈに後端側から先端側端子金具３０が挿通されると、先端側端子金具３０の位置保持部３５の先端が先端側セパレータ９０の所定の後端向き面に当接して先端側端子金具３０の先端側への抜けを防止し、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。
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。

一方、図６（ａ）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（図６では２個のみ表示）を有している。挿通孔９５ｈは先端側が径大で、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。
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に当接して後端側端子金具４０の後端側への抜けを防止し、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。
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。
又、径大部４５の外径は挿通孔９５ｈの内径よりわずかに小さく、径大部４５が挿通孔９５ｈに係合して後端側端子金具４０を後端側セパレータ９５内に保持する。

そして、先端側セパレータ９０の後端向き面には、センサ素子の幅方向に沿って凹部９０ｒが形成されている。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。
従って、図６（ｂ）に示すように、先端側セパレータ９０に先端側端子金具２０、３０を組み付け、後端側セパレータ９５に後端側端子金具４０を組み付けた後、凹部９０ｒを凸部９５ｐと係合させることで、先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５とが互いに接続される。
このとき、先端側セパレータ９０の後端側に突出した先端側端子金具２０の接続部２３に、後端側セパレータ９５の先端側に突出した後端側端子金具４０の先端部４３が嵌挿され、両端子金具が接続される。
なお、図６においては、理解をし易くするために、セパレータ（先端側セパレータ９０と後端側セパレータ９５）内で対向する端子金具（先端側端子金具２０、３０及び後端側端子金具４０）の一方の図示を省略している。

次に、図７〜図１１を参照し、本発明の特徴部分について説明する。
図７は幅方向中央の先端側端子金具２０の素子当接部２２の断面図、図８は幅方向端部の先端側端子金具３０の素子当接部３２の断面図、図９は素子当接部２２が傾くようにズレた場合の、電極パッド１１ａとの位置関係を表す図、図１０は素子当接部３２が幅方向にズレた場合の、センサ素子１０の端部の電極パッド１１ａとの位置関係を表す図、図１１は素子当接部２２の斜面２２ｓが電極パッド１１ａと当接した場合の、素子当接部２２の撓み量を表す図である。
なお、図７、図８はそれぞれ素子当接部２２，３２の幅方向に沿う断面図である。

図７に示すように、素子当接部２２は、上記した主面２２ｍと、２つの斜面２２ｓとを備えている。又、本実施形態では、素子当接部２２は、斜面２２ｓに繋がり幅方向の外側を向く側面２２ａを有すると共に、主面２２ｍ及び斜面２２ｓの厚み方向の反対面２２ｂが平坦である。
なお、素子当接部２２の反対面２２ｂを平坦とするためには、例えば先端側端子金具２０を製造する際に、素子当接部２２となる平板から斜面２２ｓを板金プレス加工で形成すればよい。
又、この場合、加工硬化により、斜面２２ｓの硬度が主面２２ｍの硬度より高くなる。硬度は、マイクロビッカース硬度計で測定することができ、硬度の単位はＨＶとするが他の単位でもよい。

なお、ガスセンサ１に組付けられた状態の素子当接部２２を見たときに、接点Ｐ１を含む部位が先端側端子金具２０の幅方向中央の平坦面であれば、主面２２ｍである。又、接点Ｐ１を含む部位が幅方向中央の平坦面から厚み方向反対側に向かう端部であれば、斜面２２ｓである。後述する主面３２ｍも同様である。

又、図８に示すように、素子当接部３２は、上記した主面３２ｍと、１つの斜面３２ｓとを備えている。又、素子当接部２２と同様に、素子当接部３２は、斜面３２ｓに繋がり幅方向の外側を向く側面３２ａを有すると共に、主面３２ｍ及び斜面３２ｓの厚み方向の反対面３２ｂが平坦である。

次に、図９を参照し、素子当接部２２が斜面２２ｓを備えることによる作用効果を説明する。
まず、通常は素子当接部２２の主面２２ｍが電極パッド１１ａに押圧力で電気的に接続している（図９（ａ））。
ところが、ガスセンサ１の組付け時や、ガスセンサ１を搭載した車両の走行時の振動等により、電極パッド１１ａに対して素子当接部２２が傾くようにズレることがある（図９（ｂ））。この場合、素子当接部２２が斜面を備えないと仮定すると（図９の破線）、その角部Ｖ１が電極パッド１１ａに隣接するセンサ素子１０の外表面１０ｓに当接し、素子当接部２２が電極パッド１１ａから浮き上がり、接点が確保できなくなる。

そこで、斜面２２ｓを設けることで、素子当接部２２が傾いてもセンサ素子１０の外表面１０ｓに当接しずらく、素子当接部２２が電極パッド１１ａから浮き上がって接点が確保できなくなることを抑制し、電極パッド１１ａに対して先端側端子金具２０が傾いても両者の電気的接続を確保することができる。
又、素子当接部２２が傾いてもセンサ素子１０の表面に当接しづらくなることから、その分だけ素子当接部２２を幅広にできるので、素子当接部２２が幅方向にズレても、センサ素子１０の端部から脱落することを抑制できる。

次に、図１０を参照し、素子当接部３２が斜面３２ｓを備えることによる作用効果を説明する。
なお、素子当接部３２は、センサ素子１０の端部（左端）の電極パッド１１ａに当接するものであり、仮に素子当接部３２が左回りに傾いても、センサ素子１０の端部より左には当接しうる表面が存在しない。従って、素子当接部３２のうち、センサ素子１０の端部側（図１０の左側）には斜面３２ｓを設けなくてもよい。

まず、通常は素子当接部３２の主面３２ｍが電極パッド１１ａに押圧力で電気的に接続している（図１０（ａ））。
そして、素子当接部３２が右回りに傾いた場合に、斜面３２ｓによりセンサ素子１０の外表面１０ｓへの当接を抑制して電極パッド１１ａとの接点を確保できるのは、図９で素子当接部２２について説明したのと同様である。
ここで、本実施形態では、センサ素子１０は幅方向における角部に面取り部１０ｃを有し、面取り部１０ｃに隣接して電極パッド１１ａを備えている。面取り部１０ｃの面取り角（電極パッド１１ａの表面とのなす角）をθ１とする。このとき、斜面３２ｓが主面３２ｍとなす角θ２が、θ１＞θ２の関係を満たすことが好ましい。
なお、θ１＜９０度である。

ガスセンサ１の組付け時や、ガスセンサ１を搭載した車両の走行時の振動等により、素子当接部３２がセンサ素子１０の端部から離れるように幅方向にズレることがある（図１０（ｂ））。この場合、θ１＜θ２とすると、斜面３２ｓが電極パッド１１ａの端部の面取り部１０ｃに当接して素子当接部３２が電極パッド１１ａから浮き上がり、接点が確保できなくなる。
そこで、θ１＞θ２とすることで、斜面３２ｓと面取り部１０ｃとの間に開き角（θ１−θ２）の分だけ隙間Ｇが形成されるので、斜面３２ｓが面取り部１０ｃに当接して電極パッド１１ａから浮き上がって接点が確保できなくなることを抑制できる。

但し、図２１に示すように、電極パッド１１ａが面取り部１０ｃから離れ過ぎると、θ１＞θ２としても素子当接部３２が電極パッド１１ａに届かず、斜面３２ｓが面取り部１０ｃの角部（後述する境界部Ｂ）に当接して電極パッド１１ａから浮き上がってしまう。つまり、電極パッド１１ａが面取り部１０ｃにある程度近接している必要がある。
そこで、θ１＞θ２と規定すると共に、電極パッド１１ａと面取り部１０ｃとの位置関係についても規定する必要がある。

（１）まず、図２２に示すように、電極パッド１１ａの端部１１ｅが面取り部１０ｃに接する場合は、斜面３２ｓが面取り部１０ｃに当接して電極パッド１１ａから浮き上がることがそもそもなく、接点を確保できる。
ここで、「電極パッド１１ａの端部１１ｅが面取り部１０ｃに接する」とは、センサ素子１０の外表面１０ｓと、面取り部１０ｃとの境界部（面取り部１０ｃの角部）Ｂと、電極パッド１１ａの端部１１ｅとが接することをいう。
又、図２２の例では、面取り前のセンサ素子１０に電極パッド１１ａを設けた後、電極パッド１１ａの端部１１ｅと面取り部１０ｃを同時に切削等して形成しており、電極パッド１１ａの表面とのなす角が面取り角θ１に等しいが、θ１と異なる角度（例えば９０度）であってもよい。

（２）一方、図２３に示すように、電極パッド１１ａの端部１１ｅが面取り部１０ｃ（境界部Ｂ）から離間している場合は、以下の２つの規定が必要となる。
（２−１）まず、電極パッド１１ａの端部１１ｅの素子当接部３２側の角部１１ｃと、境界部Ｂとを結ぶ仮想線分Ｖが、外表面１１ｓとなす角度をθ３とする。このとき、θ３＞θ２の関係を満たす必要がある。
これは、図２４に示すように、例えば電極パッド１１ａの厚みを薄くして、θ３＜θ２になると、斜面３２ｓが電極パッド１１ａに当接する前に境界部Ｂに当接して電極パッド１１ａから浮き上がってしまい、接点を確保できなくなるからである。
なお、θ３＝θ２の場合は、斜面３２ｓが電極パッド１１ａに当接すると同時に境界部Ｂに当接するため、接点は得られる。しかしながら、斜面３２ｓが境界部Ｂに当接していることにより、電極パッド１１ａへの接圧が低くなり、接続が不確実となってしまう。

（２−２）次に、図２５に示す境界部Ｂと電極パッド１１ａの端部１１ｅとの距離Ｌ３が、斜面３２ｓの外表面１０ｓに平行な長さＬ２よりも短いことが必要である。
これは、図２５に示すように、距離Ｌ３＞距離Ｌ２になると、斜面３２ｓが幅方向に境界部Ｂよりもズレて面取り部１０ｃに接触しようとしたときに、そもそも素子当接部３２（斜面３２ｓ）が電極パッド１１ａの端部１１ｅに届かないため、接点を確保できないからである。
以上のように、θ１〜θ３、Ｌ２，Ｌ３を規定する。

次に、図１１を参照し、素子当接部２２が側面２２ａを備えることによる作用効果を説明する。
図７に示すように、素子当接部２２の厚み方向に見たとき、斜面２２ｓの厚みｔ１、側面２２ａの厚みｔ２とする。又、本実施形態ではｔ１＜ｔ２を満たす。
図１１（ａ）に示すように、側面２２ａを有する場合、斜面２２ｓと電極パッド１１ａとの接点Ｐ１は、先端側端子金具２０の本体部２１から最も遠い場合でも斜面２２ｓの終端（斜面２２ｓと側面２２ａとの境界）となる。このとき、素子当接部２２の撓み量（本体部２１からの距離）はＲ１となる。
一方、図１１（ｂ）に示すように、側面２２ａが無い場合、斜面２２ｓが素子当接部２２の厚み方向反対側まで形成される（ｔ１＋ｔ２）。このため、斜面２２ｓと電極パッド１１ａとの接点Ｐ１は、先端側端子金具２０の本体部２１から最も遠い場合に素子当接部２２の厚み方向反対側に達する。このとき、素子当接部２２の撓み量はＲ２となるが、ｔ２の分だけＲ２＞Ｒ１となる。
つまり、側面２２ａが無いと、本体部２１からの素子当接部２２の撓み量が大きくなって、本体部２１から素子当接部２２がより伸びてしまい、素子当接部２２のバネ力が減じられて接点圧力が低下する傾向にある。
従って、素子当接部２２が側面２２ａを備えることで、素子当接部２２のバネ力及び接点圧力の減少を抑制し、接続信頼性が向上する。
特に、ｔ１＜ｔ２を満たすと、素子当接部２２のバネ力及び接点圧力の減少をさらに抑制できる。

図７に示すように、本実施形態では、それぞれ素子当接部２２の反対面２２ｂが平坦である。このような平坦面は、例えば斜面２２ｓを鍛造で形成して得られ、後述する図１４、図１５のようなプレス加工で斜面を形成する場合に比べ、主面２２ｍや斜面２２ｓが厚肉となる。
その結果、主面２２ｍや斜面２２ｓがスプリングバックすることが抑制され、斜面２２ｓの形状を精度良く保つことができる。
素子当接部３２についても同様である。

又、図７に示すように、本実施形態では、先端側端子金具２０の幅方向の全長Ｌ１、主面２２ｍの幅方向の長さＦ１が、Ｆ１/Ｌ１≦０．８の関係を満たす。このようにすると、斜面２２ｓを主面２２ｍに対して適切な角度で形成することができる。
Ｆ１/Ｌ１＞０．８であると、斜面２２ｓの角度が主面２２ｍに対して直角に近づき、斜面３２ｓによってセンサ素子１０の外表面１０ｓへの当接を抑制する効果が少なくなる場合がある。

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。

素子当接部の形状は上記実施形態に限定されない。
例えば、図１２に示すように、素子当接部２０２の幅方向断面が平行四辺形であってもよい。この場合、主面２０２ｍの一端にのみ斜面２０２ｓが繋がり、全長Ｌ１は、素子当接部２０２の幅方向の最大長さとなる。
又、図１３に示すように、素子当接部２０４が側面を有しなくてもよい。なお、素子当接部２０４は、主面２０４ｍと、主面２０４ｍの両端にそれぞれ繋がる２つの斜面２０４ｓとを有し、主面２０４ｍ及び斜面２０４ｓの厚み方向の反対面２０４ｂが平坦である。

又、図１４、図１５に示すように、素子当接部２０６，２０８が例えばプレス加工で形成され、反対面２０６ｂ、２０８ｂが平坦でなくてもよい。なお、図１４の素子当接部２０６は側面を有さず、図１５の素子当接部２０８は側面２０８ａを有している。
又、図１６、図１７に示すように、素子当接部２１０、２１２において、斜面２１０ｓ、２１２ｓが曲面であってもよい。なお、図１６の素子当接部２１０は鍛造で形成されて反対面２１０ｂが平坦であり、図１７の素子当接部２１２はプレス加工で形成され、反対面２１２ｂが平坦ではない。

又、端子金具は２分割でなく、先端側と後端側に分離しない一体の構成としてもよい。
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
１０ｃ 面取り部
１０ｓ センサ素子の外表面
１１ａ 電極パッド
１１ｅ 電極パッドの面取り部側の端部
１１ｃ 電極パッドの端部の角部
２０、３０ 端子金具（先端側端子金具）
２１、３１ 本体部
２２、３２、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２ 素子当接部
２２ｂ、３２ｂ、２０２ｂ、２０４ｂ、２０６ｂ、２０８ｂ、２１０ｂ、２１２ｂ 素子当接部の反対面
２２ｍ、３２ｍ、２０２ｍ、２０４ｍ、２０６ｍ、２０８ｍ、２１０ｍ、２１２ｍ 主面
２２ｓ、３２ｓ、２０２ｓ、２０４ｓ、２０６ｓ、２０８ｓ、２１０ｓ、２１２ｓ 斜面
２２ａ、３２ａ、２０８ａ 側面
Ｏ 軸線
Ｂ 境界部
Ｖ 仮想線分

Claims (8)

1. 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、
   を備えたガスセンサであって、
   前記端子金具は、本体部と、該本体部から前記電極パッドに向かって折り返されて弾性的に撓み、自身の一部が前記電極パッドと当接する素子当接部とを有し、
   前記素子当接部は、前記センサ素子に対向する平坦な主面と、前記端子金具の幅方向の端部のうち、少なくとも一方の端部に、前記主面に繋がりつつ前記素子当接部の厚み方向反対側に向かって広がる斜面とを備えることを特徴とするガスセンサ。
2. 前記素子当接部は、前記斜面が形成された前記端部において、前記斜面に繋がり前記幅方向の外側を向く側面を有することを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記素子当接部の厚み方向に見たとき、前記斜面の厚みｔ１、前記側面の厚みｔ２が、ｔ１＜ｔ２を満たすことを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ。
4. 前記センサ素子は、幅方向における角部に面取り部を有し、
   前記斜面は、前記面取り部に隣接する前記電極パッドのうち、当該面取り部と反対側に対応する側の前記端部に少なくとも形成され、
   前記センサ素子の前記面取り部の面取り角θ１としたとき、
   前記斜面が前記主面となす角θ２が、θ１＞θ２の関係を満たすと共に、
   （１）前記電極パッドの端部は、前記センサ素子の前記外表面と前記面取り部との境界部と接するか、又は、
   （２）前記電極パッドの前記面取り部側の端部が前記境界部と離間し、かつ前記端部の前記素子当接部側の角部と、前記境界部とを結ぶ仮想線分が前記外表面となす角度をθ３としたときにθ３＞θ２の関係を満たし、前記境界部と前記端部との距離Ｌ３が、前記斜面の前記外表面に平行な長さＬ２よりも短いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスセンサ。
5. 前記素子当接部において、前記主面及び前記斜面の厚み方向の反対面が平坦であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
6. 前記斜面の硬度が、前記主面の硬度より高いことを特徴とする請求項５に記載のガスセンサ。
7. 前記端子金具の幅方向の全長Ｌ１、前記主面の幅方向の長さＦ１が、Ｆ１/Ｌ１≦０．８の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のガスセンサ。
8. 前記センサ素子の少なくとも一方の面において、前記端子金具が幅方向に２個以上離間して並ぶことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のガスセンサ。

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