JP6983714B2 - Gas sensor - Google Patents

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Description

本発明は、被検出ガスの濃度を検出するセンサ素子と複数のセパレータとを備えたガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor including a sensor element for detecting the concentration of a gas to be detected and a plurality of separators.

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弾性部材である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。
As a gas sensor for detecting the concentration of oxygen or NOx in the exhaust gas of an automobile or the like, a gas sensor having a plate-shaped sensor element using a solid electrolyte is known.
In such a gas sensor, in order to take out the output of the sensor element according to the concentration of the detected gas to the outside, the terminal fitting is brought into contact with the electrode pad provided on the rear end side of the sensor element to electrically connect the two. At the same time, the lead wire is crimped to the rear end side of the terminal fitting. The terminal fitting itself is held by a separator made of an insulating member, and the lead wire is drawn out from the rear end side of the separator via a grommet which is an elastic member to the outside of the gas sensor.

そして、セパレータとして軸線方向に2つに分割された分割タイプのセパレータを用いるガスセンサも知られている(特許文献1、2)。分割タイプのセパレータは、セパレータに保持される端子金具の数が多い場合や、セパレータへの端子金具の組付けの利便を図るために採用されることが多い。
図10に示すように、このタイプのガスセンサでは、センサ素子10の後端側を先端側セパレータ202で囲み、先端側セパレータ202に保持された端子金具20,30をセンサ素子10の後端側の電極パッド11aに接触させる。そして、先端側セパレータ202を保持金具208にて外筒206内に弾性的に保持し、先端側セパレータ202が径方向にブレてセンサ素子10に接触しないようにしている。
一方、後端側セパレータ204を先端側セパレータ202の後端側に連結し、後端側セパレータ204を先端側セパレータ202とグロメット170との間で挟むように保持する。後端側セパレータ204はセンサ素子10から離れているため、特に外筒204で保持せず、グロメット170の弾性力によって保持させるので、後端側セパレータ204は外筒204と非接触とされる。
Further, a gas sensor using a split type separator divided into two in the axial direction as a separator is also known (Patent Documents 1 and 2). The split type separator is often adopted when the number of terminal fittings held by the separator is large or for the convenience of assembling the terminal fittings to the separator.
As shown in FIG. 10, in this type of gas sensor, the rear end side of the sensor element 10 is surrounded by the tip side separator 202, and the terminal fittings 20 and 30 held by the tip side separator 202 are on the rear end side of the sensor element 10. It is brought into contact with the electrode pad 11a. Then, the tip side separator 202 is elastically held in the outer cylinder 206 by the holding metal fitting 208 so that the tip side separator 202 does not shake in the radial direction and come into contact with the sensor element 10.
On the other hand, the rear end side separator 204 is connected to the rear end side of the front end side separator 202, and the rear end side separator 204 is held so as to be sandwiched between the front end side separator 202 and the grommet 170. Since the rear end side separator 204 is separated from the sensor element 10, it is not particularly held by the outer cylinder 204, but is held by the elastic force of the grommet 170, so that the rear end side separator 204 is not in contact with the outer cylinder 204.

特開2009−47574号公報(図1)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-47574 (Fig. 1) 特開2017−198656号公報(図1)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-198656 (Fig. 1)

ところで、後端側セパレータ204は外筒204と非接触であるため、車両走行中などでガスセンサが振動したときに、先端側セパレータ202と保持金具208との固定部位を支点として、テコの原理により後端側セパレータ204が径方向Tにブレることがある。
そして、後端側セパレータ204がブレることで、後端側セパレータ204に接している先端側セパレータ202、ひいてはセンサ素子10に径方向の応力が加わり、センサ素子10が破損したり、端子金具20,30との電気的接続が失われるおそれがある。
一方、後端側セパレータ204を外筒206内に保持金具208で保持すると、部品点数や生産工程が増えてコストアップになる。
By the way, since the rear end side separator 204 is not in contact with the outer cylinder 204, when the gas sensor vibrates while the vehicle is running or the like, the fixing portion between the front end side separator 202 and the holding metal fitting 208 is used as a fulcrum, and the lever principle is used. The rear end side separator 204 may be shaken in the radial direction T.
Then, when the rear end side separator 204 is shaken, radial stress is applied to the tip side separator 202 in contact with the rear end side separator 204, and eventually the sensor element 10, the sensor element 10 is damaged, or the terminal fitting 20 is used. , 30 and the electrical connection may be lost.
On the other hand, if the rear end side separator 204 is held in the outer cylinder 206 by the holding metal fitting 208, the number of parts and the production process increase, and the cost increases.

そこで、本発明は、先端側セパレータと後端側セパレータを有する場合に、センサ素子の破損を抑制し、センサ素子と端子金具との電気的接続の信頼性を向上させたガスセンサを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a gas sensor that suppresses damage to the sensor element and improves the reliability of the electrical connection between the sensor element and the terminal fitting when the front end side separator and the rear end side separator are provided. The purpose.

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部を有するセンサ素子と、前記センサ素子の周囲を取り囲んで前記センサ素子を保持する主体金具と、前記電極部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先端側セパレータと、前記先端側セパレータの後端側に同軸に配置され、前記先端側セパレータと直接又は間接的に連結される後端側セパレータと、前記主体金具の後端側に固定され、前記先端側セパレータ及び前記後端側セパレータを包囲する外筒と、を備えたガスセンサであって、前記先端側セパレータが前記外筒に弾性的に保持され、前記後端側セパレータが前記外筒に保持されず、前記軸線方向に直交する第1の計測断面において、前記センサ素子の外周面と前記先端側セパレータの内周面との最小の寸法差をD1とし、前記軸線方向に直交する第2の計測断面において、前記D1が計測される第1の計測方向と平行な方向に沿って、前記後端側セパレータの外周面と前記外筒の内周面との最小の寸法差をD2としたとき、D2<D1を満たすことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the gas sensor of the present invention has a plate shape extending in the axial direction and holds the sensor element having an electrode portion on the outer surface on the rear end side and surrounding the sensor element. The main metal fitting, the terminal metal fitting that is electrically connected to the electrode portion, the terminal metal fitting, the tubular tip side separator that surrounds the rear end side of the sensor element, and the rear end side separator. It surrounds the rear end side separator which is coaxially arranged on the end side and is directly or indirectly connected to the front end side separator, and is fixed to the rear end side of the main metal fitting and surrounds the front end side separator and the rear end side separator. A gas sensor including an outer cylinder, wherein the front end side separator is elastically held by the outer cylinder, the rear end side separator is not held by the outer cylinder, and the first is orthogonal to the axial direction. In the measurement cross section of the above, the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the distal end side separator is set to D1, and the D1 is measured in the second measurement cross section orthogonal to the axial direction. It is characterized in that D2 <D1 is satisfied when the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the rear end side separator and the inner peripheral surface of the outer cylinder is D2 along the direction parallel to the measurement direction of 1. ..

ガスセンサが振動すると、先端側セパレータと後端側セパレータとが同軸に連結されているために、外筒に保持された先端側セパレータの固定部位を支点として、後端側セパレータが径方向にブレることがある。
そこで、このガスセンサによれば、D2<D1とすることで、径方向のブレによってセンサ素子が先端側セパレータに衝突する前に、後端側セパレータが外筒の内周面に当接して径方向のブレを吸収する。これにより、後端側セパレータに連結した先端側セパレータ、ひいてはセンサ素子に径方向の応力が加わってセンサ素子が破損することを抑制し、端子金具との電気的接続を維持し、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
When the gas sensor vibrates, the front end side separator and the rear end side separator are coaxially connected, so that the rear end side separator shakes in the radial direction with the fixing part of the front end side separator held in the outer cylinder as a fulcrum. Sometimes.
Therefore, according to this gas sensor, by setting D2 <D1, the rear end side separator abuts on the inner peripheral surface of the outer cylinder before the sensor element collides with the front end side separator due to radial blurring, and the radial direction Absorbs the blur of. As a result, radial stress is applied to the front end side separator connected to the rear end side separator, and thus the sensor element is suppressed from being damaged, and the electrical connection with the terminal fitting is maintained, and the electrical connection is established. Reliability can be improved.

本発明のガスセンサにおいて、前記第1の計測断面において、前記センサ素子の外周面と前記先端側セパレータの内周面との寸法差をD3とし、前記第2の計測断面において、前記D3が計測される第2の計測方向と平行な方向に沿って、前記後端側セパレータの外周面と前記外筒の内周面との最小の寸法差をD4としたとき、いずれの前記第2の計測方向においても、D4<D3を満たしてもよい。
このガスセンサによれば、センサ素子が先端側セパレータにどの第2の計測方向(つまり、径方向の360度すべての方向)で接近しても、D2<D1の場合と同様、後端側セパレータが外筒の内周面に先に衝突して第2の計測方向のブレを吸収する。従って、センサ素子が破損することをさらに抑制し、端子金具との電気的接続の信頼性をさらに向上させることができる。
なお、図中のD31,D32はD3に相当し、D41,D42はD4に相当する。
In the gas sensor of the present invention, the dimensional difference between the outer peripheral surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the distal end side separator is D3 in the first measurement cross section, and the D3 is measured in the second measurement cross section. When the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the rear end side separator and the inner peripheral surface of the outer cylinder is D4 along a direction parallel to the second measurement direction, any of the second measurement directions. Also, D4 <D3 may be satisfied.
According to this gas sensor, no matter which second measurement direction (that is, all directions of 360 degrees in the radial direction) the sensor element approaches the front end side separator, the rear end side separator is as in the case of D2 <D1. It collides with the inner peripheral surface of the outer cylinder first and absorbs the blur in the second measurement direction. Therefore, it is possible to further suppress the damage of the sensor element and further improve the reliability of the electrical connection with the terminal fitting.
In the figure, D31 and D32 correspond to D3, and D41 and D42 correspond to D4.

本発明のガスセンサにおいて、前記後端側セパレータは、前記端子金具、又は前記端子金具と前記軸線方向に連結する第2の端子金具を包囲し、前記第2の計測断面において、前記端子金具又は前記第2の端子金具と前記後端側セパレータとの最大距離をD5としたとき、D5<D1を満たしてもよい。
このガスセンサによれば、D5<D1とすることで、D1が縮まってセンサ素子が先端側セパレータに接近し、後端側セパレータもブレたときに、後端側端子金具が後端側セパレータといっしょに動くので、後端側端子金具の破損や変形を抑制できる。一方、D5>D1の場合、D1が縮まってセンサ素子が先端側セパレータに接近し、後端側セパレータもブレたときに、後端側端子金具が後端側セパレータ内で慣性により反対方向にブレてしまい、後端側端子金具が破損や変形するおそれがある。
In the gas sensor of the present invention, the rear end side separator surrounds the terminal fitting or the second terminal fitting connected to the terminal fitting in the axial direction, and in the second measurement cross section, the terminal fitting or the said. When the maximum distance between the second terminal fitting and the rear end side separator is D5, D5 <D1 may be satisfied.
According to this gas sensor, by setting D5 <D1, when the sensor element contracts and the sensor element approaches the front end side separator and the rear end side separator also shakes, the rear end side terminal fitting is together with the rear end side separator. Since it moves to, it is possible to suppress damage and deformation of the terminal fitting on the rear end side. On the other hand, when D5> D1, when D1 contracts and the sensor element approaches the front end side separator and the rear end side separator also shakes, the rear end side terminal fitting shakes in the rear end side separator in the opposite direction due to inertia. There is a risk that the terminal fittings on the rear end side will be damaged or deformed.

本発明のガスセンサにおいて、前記後端側セパレータに対向する前記外筒の外側に、防水性を有する通気フィルタが配置されていてもよい。
上述のように、本発明は、後端側セパレータが外筒に保持されなくても先端側セパレータの径方向のブレを吸収する。このため、このガスセンサによれば、通気フィルタと外筒との間に、大気の流れを阻害する部材(例えば、後端側セパレータを外筒に保持する保持金具や、外筒を加締めて縮径させた加締め部)を介在させる必要がなく、ガスセンサ内部への大気の導入を安定して行える。
In the gas sensor of the present invention, a waterproof ventilation filter may be arranged on the outside of the outer cylinder facing the rear end side separator.
As described above, the present invention absorbs radial blurring of the front end separator even if the rear end separator is not held by the outer cylinder. Therefore, according to this gas sensor, a member that obstructs the flow of air (for example, a holding metal fitting for holding the rear end side separator in the outer cylinder or an outer cylinder is crimped and contracted between the ventilation filter and the outer cylinder. It is not necessary to intervene a crimped portion with a diameter), and the atmosphere can be stably introduced into the gas sensor.

この発明によれば、ガスセンサが先端側セパレータと後端側セパレータを有する場合に、センサ素子の破損を抑制し、センサ素子と端子金具との電気的接続の信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, when the gas sensor has a front end side separator and a rear end side separator, it is possible to suppress damage to the sensor element and improve the reliability of the electrical connection between the sensor element and the terminal fitting.

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。It is sectional drawing which follows the axial direction of the gas sensor which concerns on embodiment of this invention. センサ素子の斜視図である。It is a perspective view of a sensor element. 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斜視図である。It is a perspective view which shows the state which held the tip side terminal metal fittings in the tip side separator. 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。It is sectional drawing which shows the state which held the tip side terminal metal fittings in the tip side separator. 後端側端子金具を後端側セパレータに保持した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which held the rear end side terminal metal fittings in the rear end side separator. 先端側端子金具に後端側端子金具を接続した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which connected the rear end side terminal metal fittings to the front end side terminal metal fittings. 図1のA−A線及びB−B線に沿う先端側セパレータ及び後端側セパレータの断面図である。It is sectional drawing of the front end side separator and the rear end side separator along the line AA and line BB of FIG. 先端側セパレータと後端側セパレータの軸心が大きくずれた場合の、第2の計測断面における後端側セパレータの断面図である。It is sectional drawing of the rear end side separator in the 2nd measurement cross section when the axial center of the front end side separator and the rear end side separator is greatly deviated. 端子金具の変形例を示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view which shows the modification of the terminal metal fittings. 従来の分割タイプのセパレータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional division type separator.

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はセンサ素子10の斜視図,図3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斜視図、図4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5は後端側端子金具40を後端側セパレータ95に保持した状態を示す斜視図、図6は先端側端子金具20に後端側端子金具40を接続した状態を示す斜視図を示す。
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall cross-sectional view of the gas sensor (NOx sensor) 1 according to the embodiment of the present invention along the axis O direction, FIG. 2 is a perspective view of the sensor element 10, and FIG. A perspective view showing a state of holding the terminal fittings 20 and 30 in the tip side separator 90, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state of holding the front end side terminal fittings 20 and 30 in the tip side separator 90, and FIG. 5 shows a rear end side terminal fitting 40 in the rear end side separator 95. A perspective view showing a held state, FIG. 6 shows a perspective view showing a state in which the rear end side terminal fitting 40 is connected to the front end side terminal fitting 20.
The gas sensor 1 is a NOx sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas of an automobile or various internal combustion engines.

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、2個の先端側端子金具20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。 In FIG. 1, the gas sensor 1 has a tubular main metal fitting 138 in which a threaded portion 139 for being fixed to an exhaust pipe is formed on an outer surface, and an axis O direction (longitudinal direction of the gas sensor 1: vertical direction in the figure). A sensor element 10 having an extending plate shape, a tubular ceramic sleeve 106 arranged so as to surround the radial circumference of the sensor element 10, and an internal space on the tip side of the sensor element 10 at the rear end of the sensor element 10. Six tip sides that are inserted and held through a ceramic tubular tip side separator 90 that is arranged so as to surround the periphery and an insertion hole 90h (90h1, 90h2) that penetrates the tip side separator 90 in the O direction of the axis. Terminal fittings 20 and 30 (in FIG. 1, only two front end side terminal fittings 20 are shown), a ceramic tubular rear end side separator 95, and six rear ends held by the rear end side separator 95. It is provided with side terminal fittings 40 (only two are shown in FIG. 1).

又、後端側セパレータ95は、先端側セパレータ90の後端側に同軸に配置され、先端側セパレータ90に直接接して連結されている。
ここで、「同軸」とは、先端側セパレータ90及び後端側セパレータ95の軸心同士が製造公差の範囲内で一致することをいう。具体的には、組付け時の誤差によって軸心にわずかなずれが生じて、後端側セパレータ95を挟んでD2と反対側に、D2よりも大きい寸法差であるDmaxが生じたとしても、Dmax<D1であればよい。
先端側端子金具20、30が特許請求の範囲の「端子金具」に相当し、後端側端子金具40が特許請求の範囲の「第2の端子金具」に相当する。
Further, the rear end side separator 95 is coaxially arranged on the rear end side of the front end side separator 90, and is directly in contact with and connected to the front end side separator 90.
Here, "coaxial" means that the axes of the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 coincide with each other within the manufacturing tolerance. Specifically, even if a slight deviation occurs in the axis due to an error during assembly and a dimensional difference larger than D2, Dmax, occurs on the opposite side of D2 across the rear end side separator 95. It may be Dmax <D1.
The front end side terminal fittings 20 and 30 correspond to the "terminal fittings" in the claims, and the rear end side terminal fittings 40 correspond to the "second terminal fittings" in the claims.

なお、図4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(電極部)11aに電気的に接続される。
また、図2に示すように、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つ並でいる。具体的には、センサ素子10の後端側の幅方向中央に1つの電極パッド11aが配置され、その先端側に2つの電極パッド11aが幅方向に離間して配置されている。
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。
As shown in FIG. 4, the insertion holes 90h1 and 90h2 of the distal end side separator 90 communicate with the above-mentioned internal space on the distal end side of the distal end side separator 90, and the respective tips held in the insertion holes 90h1 and 90h2. The side terminal fittings 20 and 30 face the outer surface on the rear end side of the sensor element 10 and are electrically connected to the electrode pad (electrode portion) 11a formed on the outer surface.
Further, as shown in FIG. 2, three electrode pads 11a are arranged on both sides of the rear end side of the sensor element 10 in the width direction. Specifically, one electrode pad 11a is arranged in the center of the rear end side of the sensor element 10 in the width direction, and two electrode pads 11a are arranged apart from each other in the width direction on the tip end side thereof.
Each electrode pad 11a can be formed, for example, as a sintered body mainly composed of Pt.
On the other hand, the gas detection unit 11 at the tip of the sensor element 10 is covered with a porous protective layer 14 such as alumina.

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。 The main metal fitting 138 is made of stainless steel, has a through hole 154 penetrating in the axial direction, and has a substantially cylindrical shape having a shelf portion 152 protruding inward in the radial direction of the through hole 154. In the through hole 154, the sensor element 10 is arranged so that the tip portion of the sensor element 10 protrudes from its own tip. Further, the shelf portion 152 is formed as an inwardly tapered surface having an inclination with respect to a plane perpendicular to the axial direction.

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。
Inside the through hole 154 of the main metal fitting 138, a ceramic holder 151 made of alumina having a substantially annular shape, a powder packed bed 153 (hereinafter, also referred to as a talc ring 153), which surrounds the radial circumference of the sensor element 10. And the above-mentioned ceramic sleeve 106 is laminated from the front end side to the rear end side in this order.
Further, a crimp packing 157 is arranged between the ceramic sleeve 106 and the rear end portion 140 of the main metal fitting 138. The rear end portion 140 of the main metal fitting 138 is crimped so as to press the ceramic sleeve 106 toward the tip side via the crimp packing 157.

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。 On the other hand, as shown in FIG. 1, the outer periphery of the tip end side (lower side in FIG. 1) of the main metal fitting 138 covers the protruding portion of the sensor element 10 and is made of metal (for example, stainless steel) having a plurality of holes. The external protector 142 and the internal protector 143, which are heavy protectors, are attached by welding or the like.

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、ゴム製の弾性部材であるグロメット170が配置されている。
An outer cylinder 144 is fixed to the outer periphery on the rear end side of the main metal fitting 138. Further, lead wires 146 are connected to the rear end sides of the rear end side terminal fittings 40, respectively, and the lead wires 146 are led out to the rear end side of the rear end side separator 95.
Then, six lead wires 146 (only two are shown in FIG. 1) drawn from the rear end side separator 95 are inserted into the opening on the rear end side (upper side in FIG. 1) of the outer cylinder 144. A grommet 170, which is an elastic member made of rubber, in which a lead wire insertion hole 170h is formed is arranged.

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。保持部材169は、外筒144の第1加締め部144s1にて外筒144ごと加締められ、外筒144に固定されている。
ここで、保持部材169の内面には径方向に撓む複数の弾性片を有し、先端側セパレータ90はこの弾性片によって保持されることで、外筒144の内部に弾性的に保持される。
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。
Further, a front end side separator 90 is arranged on the rear end side (upper side in FIG. 1) of the sensor element 10 protruding from the rear end portion 140 of the main metal fitting 138, and a flange portion 90p protruding radially outward from the outer surface. Is provided. The distal end side separator 90 is held inside the outer cylinder 144 by the flange portion 90p coming into contact with the outer cylinder 144 via the holding member 169. The holding member 169 is crimped together with the outer cylinder 144 by the first crimping portion 144s1 of the outer cylinder 144, and is fixed to the outer cylinder 144.
Here, the inner surface of the holding member 169 has a plurality of elastic pieces that bend in the radial direction, and the distal end side separator 90 is elastically held inside the outer cylinder 144 by being held by the elastic pieces. ..
Further, the rear end side separator 95 is arranged between the grommet 170 and the front end side separator 90, and the rear end side separator 95 presses the front end side separator 90 toward the front end side by the elastic force of the grommet 170. As a result, the flange portion 90p is pressed against the holding member 169 side, and the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 are connected to each other inside the outer cylinder 144 (that is, without being separated in the axis O direction). ) It is held.

さらに、軸線O方向に先端側セパレータ90の後端からグロメット170の先端にかけて、外筒144の外側に保護外筒145が被せられ、外筒144と保護外筒145の間には撥水性の通気フィルタ180が配置されている。
より、具体的には、外筒144の後端部の側面には、周方向に等間隔で4個(図1では2個のみ図示)の第1通気孔144hが開口し、外筒144内部へ外気を導入可能になっている。そして、外筒144の径方向外側には、第1通気孔144hを塞ぐように環状の通気フィルタ180が被せられ、さらに通気フィルタ180を径方向外側から保護外筒145が囲んでいる。保護外筒145の側面には周方向に等間隔で6個(図2では2個のみ図示)の第2通気孔145hが開口し、第2通気孔145hから通気フィルタ180の外面の一部が露出することで第2通気孔145hが通気フィルタ180に連通し、外気が通気フィルタ180を介して外筒144内部に導入されるようになっている。
Further, the protective outer cylinder 145 is covered on the outside of the outer cylinder 144 from the rear end of the tip side separator 90 to the tip of the grommet 170 in the axis O direction, and water-repellent ventilation is provided between the outer cylinder 144 and the protective outer cylinder 145. The filter 180 is arranged.
More specifically, on the side surface of the rear end portion of the outer cylinder 144, four first vent holes 144h (only two are shown in FIG. 1) are opened at equal intervals in the circumferential direction, and the inside of the outer cylinder 144 is opened. It is possible to introduce outside air to. An annular ventilation filter 180 is covered on the radial outer side of the outer cylinder 144 so as to close the first ventilation hole 144h, and the ventilation filter 180 is further surrounded by the protective outer cylinder 145 from the radial outer side. Six second ventilation holes 145h (only two are shown in FIG. 2) are opened on the side surface of the protective outer cylinder 145 at equal intervals in the circumferential direction, and a part of the outer surface of the ventilation filter 180 is formed from the second ventilation holes 145h. By being exposed, the second ventilation hole 145h communicates with the ventilation filter 180, and the outside air is introduced into the outer cylinder 144 via the ventilation filter 180.

通気フィルタ180は撥水性(防水性)を有し、例えばテフロン(登録商標)等のフッ素系樹脂等の多孔質構造体からなり、撥水性(防水性)を有しているため外部の水を通さずにセンサ素子10に基準ガス(大気)を導入するようになっている。 The ventilation filter 180 has water repellency (waterproofness), is made of a porous structure such as a fluororesin such as Teflon (registered trademark), and has water repellency (waterproofness), so that external water can be removed. The reference gas (atmosphere) is introduced into the sensor element 10 without passing through.

そして、外筒144と保護外筒145は、第1通気孔144h及び第2通気孔145hよりそれぞれ先後の2箇所で、通気フィルタ180を介して加締められ、先端側加締め部144s3及び後端側加締め部144s4が設けられている。
さらに、保護外筒145の先端は、先端側加締め部144s3より先端の第2加締め部144s2にて外筒144ごと加締められ、外筒144に固定されている。
なお、後端側セパレータ95は外筒144と非接触となっていて、通気フィルタ180を介して導入された外気は、後端側セパレータ95と外筒144の隙間Gからセンサ素子10側へ流入する。
The outer cylinder 144 and the protective outer cylinder 145 are crimped via the ventilation filter 180 at two locations before and after the first vent hole 144h and the second vent hole 145h, respectively, and the front end side crimping portion 144s3 and the rear end are crimped. A side crimping portion 144s4 is provided.
Further, the tip of the protective outer cylinder 145 is crimped together with the outer cylinder 144 by the second crimping portion 144s2 at the tip from the tip side crimping portion 144s3, and is fixed to the outer cylinder 144.
The rear end side separator 95 is not in contact with the outer cylinder 144, and the outside air introduced through the ventilation filter 180 flows into the sensor element 10 side from the gap G between the rear end side separator 95 and the outer cylinder 144. do.

図3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斜視図である。図3の下側が先端Fに相当する。又、本実施形態では2つの種類の先端側端子金具20、30が合計6本用いられる。
なお、図4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り、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。
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the tip side terminal fittings 20 and 30 are held by the tip side separator 90. The lower side of FIG. 3 corresponds to the tip F. Further, in the present embodiment, a total of six tip-side terminal fittings 20 and 30 of two types are used.
As shown in FIG. 4, all of the four tip-side terminal fittings 30 have a shape in which the tip-side terminal fittings 30 adjacent to each other in the tip-side separator 90 are line-symmetrical, and the two tip-side terminal fittings 20 are line-symmetrical. In each case, the tip side terminal fittings 20 facing each other in the tip side separator 90 have a line-symmetrical shape.

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。
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の先端部43(図6参照)が嵌挿されて接続される。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。
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、図2の後端側の1つの電極パッド11aに弾性的に接続する。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。
さらに、本体部21には、先端側セパレータ90の内壁等に係止される各種形状の保持部が形成されている。
The front end side terminal fitting 20 extends in the axis O direction as a whole, and has a connection portion 23 connected to the rear end side terminal fitting 40, a substantially plate-shaped main body portion 21 connected to the front end side of the connection portion 23, and the main body portion 21. An elastic portion 22 that is folded back toward the sensor element 10 on the tip side is integrally provided.
The connecting portion 23 has a cylindrical shape with a C-shaped cross section, and the tip portion 43 (see FIG. 6) of the terminal fitting 40 on the rear end side having a cylindrical shape with a C-shaped cross section at the tip is fitted and connected to the connecting portion 23. .. In this case, the front end side terminal fitting 20 is indirectly connected to the lead wire 146 via the rear end side terminal fitting 40.
The elastic portion 22 is folded back toward the rear end side from the tip of the main body portion 21 toward the sensor element 10, and is elastically connected to one electrode pad 11a on the rear end side in FIG. The elastic portion 22 is elastically bent in the radial direction with respect to the main body portion 21.
Further, the main body portion 21 is formed with holding portions having various shapes that are locked to the inner wall or the like of the distal end side separator 90.

又、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。
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の先端部43が嵌挿されて接続される。
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、図2の先端側の2つの電極パッド11aに弾性的に接続する。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。
本体部31は断面L字状になっていて、先端側セパレータ90の内壁等に係止される各種形状の保持部が形成されている。
先端側端子金具20、30は、それぞれ例えば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。
Further, the tip side terminal fitting 30 extends in the axis O direction as a whole, and has a connection portion 33 connected to the rear end side terminal fitting 40, a substantially plate-shaped main body portion 31 connected to the tip end side of the connection portion 33, and a main body portion. An elastic portion 32 that is folded back toward the sensor element 10 on the tip end side of 31 is integrally provided.
The connection portion 33 has a cylindrical shape similar to that of the connection portion 23, and like the connection portion 23, the tip portion 43 of the rear end side terminal fitting 40 is fitted and connected into its own cylinder.
The elastic portion 32 is folded back toward the rear end side from the tip end of the main body portion 31 toward the sensor element 10, and is elastically connected to the two electrode pads 11a on the front end side in FIG. The elastic portion 32 is elastically bent in the radial direction with respect to the main body portion 31.
The main body portion 31 has an L-shaped cross section, and holding portions having various shapes to be locked to the inner wall or the like of the distal end side separator 90 are formed.
The tip side terminal fittings 20 and 30 can be manufactured by punching, for example, one metal plate (Inconel (registered trademark), etc.) and then bending into a predetermined shape, but the present invention is not limited thereto.

図4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、90h2に、それぞれ先端側端子金具20、30が挿通され、先端側セパレータ90内に保持される。
そして、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3(b))。
As shown in FIG. 4, the distal end side separator 90 has insertion holes 90h1 and 90h2. The insertion holes 90h2 are arranged at the four corners of the distal end side separator 90, and the insertion holes 90h1 are located between the two insertion holes 90h2 along the width direction of the sensor element 10.
The tip side terminal fittings 20 and 30 are inserted into the insertion holes 90h1 and 90h2, respectively, and are held in the tip side separator 90.
Then, with the tip side terminal fittings 20 and 30 held in the tip side separator 90, the connection portions 23 and 33 project to the rear end side of the tip side separator 90 (FIG. 3B).

一方、図6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に接続されるリード線接続部47と、後端側セパレータ95に保持される断面C字の円筒状の中央部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。さらに、先端部43と中央部45との間は先端側頸部49を介して一体に接続され、中央部45とリード線接続部47の間は後端側頸部41を介して一体に接続されている。
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。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the rear end side terminal fitting 40 extends in the axis O direction as a whole, and is held by the lead wire connecting portion 47 connected to the lead wire 146 and the rear end side separator 95 from the rear end side. A cylindrical central portion 45 having a C-shaped cross section and a cylindrical tip portion 43 having a C-shaped cross section are integrally provided in this order. Further, the distal end portion 43 and the central portion 45 are integrally connected via the distal end side neck portion 49, and the central portion 45 and the lead wire connecting portion 47 are integrally connected via the rear end side neck portion 41. Has been done.
The rear end side terminal fitting 40 can be manufactured, for example, by punching out one metal plate (SUS304 or the like) and then bending it into a predetermined shape, but the present invention is not limited to this.

リード線接続部47は筒状(圧着によるバレル形状)をなし、リード線146の先端の被覆を向いて露出させた芯線を挟み込み、圧着する(加締める)ことで芯線を外側から把持する。
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。
中央部45は、リード線接続部47及び先端部43よりも径大である。
The lead wire connecting portion 47 has a cylindrical shape (barrel shape by crimping), sandwiches the exposed core wire facing the coating on the tip of the lead wire 146, and crimps (crimps) to grip the core wire from the outside.
The tip 43 has a cylindrical shape and is pointed toward the tip. The tip portion 43 is fitted into the cylinders of the connection portions 23 and 33, and the rear end side terminal fitting 40 is electrically connected to the front end side terminal fittings 20 and 30.
The central portion 45 has a larger diameter than the lead wire connecting portion 47 and the tip portion 43.

そして、図5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。ここで、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(図示せず)を形成している。
又、後端側セパレータ95の先端向き面の外周側には、先端側に突出する2つの凸部95pが形成されている。
As shown in FIG. 5, the rear end side separator 95 has six insertion holes 95h arranged in the circumferential direction. Here, the insertion hole 95h has a large diameter on the tip F side and has a stepped diameter near the center in the O direction of the axis, and this step portion forms a tip facing surface (not shown).
Further, on the outer peripheral side of the distal end facing surface of the rear end side separator 95, two convex portions 95p protruding toward the distal end side are formed.

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のリード線接続部47に圧着して接続しておく。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の中央部45の後端向き面が、後端側セパレータ95の先端向き面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。 Then, the lead wire 146 is passed through the tip end side of the insertion hole 95h in advance, and the lead wire 146 is crimped to the lead wire connection portion 47 of the rear end side terminal fitting 40 on the tip end side of the rear end side separator 95 to be connected. Next, when a part of the lead wire 146 side of the rear end side terminal fitting 40 is inserted into the insertion hole 95h from the tip F side and the lead wire 146 is pulled out to the rear end side, the central portion 45 of the rear end side terminal fitting 40 is pulled out. The rear end facing surface is positioned in contact with the front end facing surface of the rear end side separator 95, and the rear end side terminal fitting 40 is held in the rear end side separator 95.

ここで、図5に示すように、後端側端子金具40の先端部43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3に示した先端側セパレータ90及び図5に示した後端側セパレータ95を、凸部95pを介してそれぞれ先端側と後端側に接して配置する。これにより、図6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。
凸部95pは、先端側セパレータ90の後端向き面、及び後端側セパレータ95の先端向き面からそれぞれ突45出した先端側端子金具20及び後端側端子金具40を軸線O方向に支持し、これら端子が先端側セパレータ90と後端側セパレータ95の間で潰れないようにしている。
なお、図示はしないが、先端側端子金具30についても同様に、後端側端子金具40の先端部43が、先端側端子金具30の接続部33に嵌挿されて互いに連結される。
つまり、本実施形態では、後端側端子金具40は、先端側端子金具30を介してセンサ素子10の電極パッド11aに間接的に電気的に接続されることになる。
Here, as shown in FIG. 5, the tip portion 43 of the rear end side terminal fitting 40 protrudes from the tip facing surface of the rear end side separator 95.
Then, the front end side separator 90 shown in FIG. 3 and the rear end side separator 95 shown in FIG. 5 are arranged in contact with the front end side and the rear end side, respectively, via the convex portion 95p. As a result, as shown in FIG. 6, the tip portion 43 of the rear end side terminal fitting 40 is fitted into the connection portion 23 of the front end side terminal fitting 20 and connected to each other.
The convex portion 95p supports the front end side terminal fitting 20 and the rear end side terminal fitting 40 protruding 45 from the rear end facing surface of the front end side separator 90 and the front end facing surface of the rear end side separator 95, respectively, in the axis O direction. , These terminals are prevented from being crushed between the front end side separator 90 and the rear end side separator 95.
Although not shown, similarly to the front end side terminal fitting 30, the tip portion 43 of the rear end side terminal fitting 40 is fitted into the connection portion 33 of the front end side terminal fitting 30 and connected to each other.
That is, in the present embodiment, the rear end side terminal fitting 40 is indirectly electrically connected to the electrode pad 11a of the sensor element 10 via the front end side terminal fitting 30.

次に、図7を参照し、本発明の特徴部分について説明する。
図7は、図1のA−A線及びB−B線に沿う断面において先端側セパレータ90及び後端側セパレータ95の断面図であり、各断面を同じ向きに並べた図である。
図7(b)に示すように、A−A線に沿う(軸線O方向に直交する)断面である第1の計測断面S1において、センサ素子10の外周面と先端側セパレータ90の内周面との最小の寸法差(最小距離)をD1とする。そして、D1が計測される方向(D1の両端を結ぶ方向、図7では左右方向)を第1の計測方向M1とする。
ここで、図7(a)に示すように、B−B線に沿う(軸線O方向に直交する)断面である第2の計測断面S2において、第1の計測方向M1と平行な方向に沿って、後端側セパレータ95の外周面と外筒144の内周面との最小の寸法差をD2とする。このD2は、第1の計測方向M1と平行であれば、必ずしも後端側セパレータ95の外周面と外筒144の内周面との最小距離とは限らない。又、「外筒」とは、複数の外筒(外筒144、保護外筒145)を有する場合は、最も内側の部材をいう。
このとき、D2<D1を満たすことが必要である。これは以下の理由による。
Next, a feature portion of the present invention will be described with reference to FIG. 7.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 in the cross section along the lines AA and BB of FIG. 1, and is a view in which the cross sections are arranged in the same direction.
As shown in FIG. 7B, in the first measurement cross section S1 which is a cross section along the AA line (orthogonal to the axis O direction), the outer peripheral surface of the sensor element 10 and the inner peripheral surface of the distal end side separator 90. Let D1 be the minimum dimensional difference (minimum distance) from and. Then, the direction in which D1 is measured (the direction connecting both ends of D1, the left-right direction in FIG. 7) is defined as the first measurement direction M1.
Here, as shown in FIG. 7A, in the second measurement cross section S2 which is a cross section along the BB line (orthogonal to the axis O direction), along the direction parallel to the first measurement direction M1. The minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the rear end side separator 95 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 is defined as D2. If this D2 is parallel to the first measurement direction M1, it is not necessarily the minimum distance between the outer peripheral surface of the rear end side separator 95 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 144. Further, the "outer cylinder" means the innermost member when having a plurality of outer cylinders (outer cylinder 144, protective outer cylinder 145).
At this time, it is necessary to satisfy D2 <D1. This is due to the following reasons.

図1に示すように、ガスセンサ1が振動すると、先端側セパレータ90と後端側セパレータ95とが同軸に連結されているために、保持金具169で外筒144に保持された先端側セパレータ90の固定部位を支点として、後端側セパレータ95が径方向Tにブレることがある。
そこで、D2<D1とすれば、径方向Tのブレによってセンサ素子10が先端側セパレータ90に衝突する前に、後端側セパレータ95が外筒144の内周面に当接して径方向Tのブレを吸収する。これにより、後端側セパレータ95に連結した先端側セパレータ90、ひいてはセンサ素子10に径方向の応力が加わってセンサ素子10が破損することを抑制し、端子金具20,30との電気的接続を維持し、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
As shown in FIG. 1, when the gas sensor 1 vibrates, the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 are coaxially connected, so that the tip side separator 90 held by the holding metal fitting 169 on the outer cylinder 144 The rear end side separator 95 may shake in the radial direction T with the fixed portion as a fulcrum.
Therefore, if D2 <D1, the rear end side separator 95 comes into contact with the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 and is in the radial direction T before the sensor element 10 collides with the front end side separator 90 due to the shake in the radial direction T. Absorbs blur. As a result, radial stress is applied to the front end side separator 90 connected to the rear end side separator 95, and thus the sensor element 10 is suppressed from being damaged, and the electrical connection with the terminal fittings 20 and 30 is established. It can be maintained and the reliability of the electrical connection can be improved.

このような観点からは、第1の計測断面S1としては、センサ素子10が先端側セパレータ90に最初に衝突する断面、つまり軸線O方向に直交する複数の断面のうち、センサ素子10の外周面が先端側セパレータ90の内周面に最も近づく断面を、図1の軸線O方向に沿う断面から選び出す。但し、本例では、先端側セパレータ90の内孔が軸線O方向にストレートであるので、どの断面を第1の計測断面S1に採用しても構わない
なお、センサ素子10が先端側セパレータ90を通っていない部位は、第1の計測断面S1の対象から除外する。
From this point of view, the first measurement cross section S1 is the cross section in which the sensor element 10 first collides with the distal end side separator 90, that is, the outer peripheral surface of the sensor element 10 among a plurality of cross sections orthogonal to the axis O direction. Selects the cross section closest to the inner peripheral surface of the distal end side separator 90 from the cross section along the axis O direction of FIG. However, in this example, since the inner hole of the tip side separator 90 is straight in the axis O direction, any cross section may be adopted for the first measurement cross section S1. The sensor element 10 uses the tip side separator 90. The portion that does not pass is excluded from the target of the first measurement cross section S1.

同様に第2の計測断面S2としては、後端側セパレータ95が外筒144の内周面に最初に衝突する断面、つまり軸線O方向に直交する複数の断面のうち、後端側セパレータ95が外筒144の内周面に最も近づく断面を、図1の軸線O方向に沿う断面から選び出す。
本例では、後端側セパレータ95は軸線O方向にストレートであるが、外筒144の後端側加締め部144s4が最も径方向内側に位置するので、後端側加締め部144s4における断面を第2の計測断面S2に採用する。
Similarly, as the second measurement cross section S2, the rear end side separator 95 is a cross section in which the rear end side separator 95 first collides with the inner peripheral surface of the outer cylinder 144, that is, a plurality of cross sections orthogonal to the axis O direction. The cross section closest to the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 is selected from the cross section along the axis O direction of FIG.
In this example, the rear end side separator 95 is straight in the axis O direction, but since the rear end side crimping portion 144s4 of the outer cylinder 144 is located most radially inward, the cross section of the rear end side crimping portion 144s4 is shown. It is used for the second measurement cross section S2.

又、D2を第1の計測方向M1と平行な方向とする理由は、先端側セパレータ90と後端側セパレータ95とが連結されているために、センサ素子10が先端側セパレータ90に最初に衝突するD1の方向と、D2の方向を揃えることで、センサ素子10が先端側セパレータ90の内周面に計測方向M1にブレて接近した際、後端側セパレータ95が外筒144の内周面に先に接触してブレを吸収できるからである。
これに対し、仮にD2を計測方向M1と揃えない場合(例えば、M1と垂直な方向)、D1が計測方向M1に近接するのとD2が無関係であり、計測方向M1へのブレを有効に吸収できない。
Further, the reason why D2 is set in the direction parallel to the first measurement direction M1 is that the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 are connected, so that the sensor element 10 first collides with the front end side separator 90. By aligning the direction of D1 and the direction of D2, when the sensor element 10 approaches the inner peripheral surface of the distal end side separator 90 by shaking in the measurement direction M1, the rear end side separator 95 moves to the inner peripheral surface of the outer cylinder 144. This is because the blur can be absorbed by first contacting.
On the other hand, if D2 is not aligned with the measurement direction M1 (for example, the direction perpendicular to M1), D2 is irrelevant to the proximity of D1 to the measurement direction M1 and effectively absorbs the blurring in the measurement direction M1. Can not.

又、先端側セパレータ90と後端側セパレータ95が同軸に配置される必要がある理由は以下による。
つまり、図8に示すように、先端側セパレータ90と後端側セパレータ95の軸心が大きくずれている場合、後端側セパレータ95と外筒144の軸心もずれ、仮にD2<D1を満たしても、後端側セパレータ95を挟んでD2と反対側に、セパレータ95と外筒144の間隔が大きく開いた寸法差Dmaxが生じる。
そうすると、後端側セパレータ95がD2を狭める向きに外筒144に近接したときは上述のようにしてブレを吸収できるものの、Dmaxを狭める向きに外筒144に近接したときには、Dmax>D1となるのでブレを有効に吸収できず、センサ素子10が先端側セパレータ90に先に衝突することを抑制できなくなるからである。
The reason why the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 need to be arranged coaxially is as follows.
That is, as shown in FIG. 8, when the axial centers of the distal end side separator 90 and the rear end side separator 95 are largely deviated from each other, the axial centers of the rear end side separator 95 and the outer cylinder 144 are also deviated, and D2 <D1 is tentatively satisfied. However, a dimensional difference Dmax with a large gap between the separator 95 and the outer cylinder 144 occurs on the side opposite to D2 with the rear end side separator 95 interposed therebetween.
Then, when the rear end side separator 95 is close to the outer cylinder 144 in the direction of narrowing D2, the blur can be absorbed as described above, but when it is close to the outer cylinder 144 in the direction of narrowing Dmax, Dmax> D1. Therefore, the blur cannot be effectively absorbed, and the sensor element 10 cannot be prevented from colliding with the tip side separator 90 first.

なお、図7に示すように、第1の計測断面S1において、センサ素子10の外周面と先端側セパレータ90の内周面との寸法差をD3とし、第2の計測断面S2において、D3が計測される第2の計測方向と平行な方向に沿って、後端側セパレータ95の外周面と外筒144の内周面との最小の寸法差をD4としたとき、いずれの第2の計測方向においても、D4<D3を満たすとよい。
ここで、例えば、D3として図7の上下方向である第2の計測方向M31に沿って計測されたD31に対し、D4として第2の計測方向M31と平行な方向に沿ってD41が規定される。同様に、D3として図7の斜め方向である第2の計測方向M32に沿って計測されたD32に対し、D4として第2の計測方向M32と平行な方向に沿ってD42が規定される。
As shown in FIG. 7, in the first measurement cross section S1, the dimensional difference between the outer peripheral surface of the sensor element 10 and the inner peripheral surface of the distal end side separator 90 is D3, and in the second measurement cross section S2, D3 is When the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the rear end side separator 95 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 is D4 along the direction parallel to the second measurement direction to be measured, any second measurement is performed. Also in the direction, it is preferable to satisfy D4 <D3.
Here, for example, D41 is defined as D4 along a direction parallel to the second measurement direction M31 with respect to D31 measured along the second measurement direction M31 which is the vertical direction in FIG. 7. .. Similarly, with respect to D32 measured along the second measurement direction M32 which is the diagonal direction of FIG. 7 as D3, D42 is defined as D4 along the direction parallel to the second measurement direction M32.

このとき、D41<D31,かつD42<D32である。これを第1の計測断面S1におけるすべての第2の計測方向で満たせば、センサ素子10が先端側セパレータ90にどの第2の計測方向(つまり、径方向の360度すべての方向)で接近しても、後端側セパレータ95が外筒144の内周面に先に衝突して第2の計測方向のブレを吸収する。従って、センサ素子10が破損することをさらに抑制し、端子金具20,30との電気的接続の信頼性をさらに向上させることができる。 At this time, D41 <D31 and D42 <D32. If this is satisfied in all the second measurement directions in the first measurement cross section S1, the sensor element 10 approaches the tip side separator 90 in which second measurement direction (that is, in all directions of 360 degrees in the radial direction). However, the rear end side separator 95 collides with the inner peripheral surface of the outer cylinder 144 first to absorb the blur in the second measurement direction. Therefore, it is possible to further suppress the damage of the sensor element 10 and further improve the reliability of the electrical connection with the terminal fittings 20 and 30.

なお、図7において、後端側セパレータ95の各挿通孔95hが後端側端子金具40を包囲している。ここで、第2の計測断面S2において、後端側端子金具40と後端側セパレータ95(挿通孔95h)との最大距離をD5としたとき、D5<D1を満たすとよい。
D5<D1とすることで、D1が縮まってセンサ素子10が先端側セパレータ90に接近し、後端側セパレータ95もブレたときに、後端側端子金具40が後端側セパレータ95といっしょに動くので、後端側端子金具40の破損や変形を抑制できる。一方、D5>D1の場合、D1が縮まってセンサ素子10が先端側セパレータ90に接近し、後端側セパレータ95もブレたときに、後端側端子金具40が後端側セパレータ95内で慣性により反対方向にブレてしまい、後端側端子金具40が破損や変形するおそれがある。
In FIG. 7, each insertion hole 95h of the rear end side separator 95 surrounds the rear end side terminal fitting 40. Here, in the second measurement cross section S2, when the maximum distance between the rear end side terminal fitting 40 and the rear end side separator 95 (insertion hole 95h) is D5, it is preferable to satisfy D5 <D1.
By setting D5 <D1, when the sensor element 10 approaches the front end side separator 90 and the rear end side separator 95 also shakes, the rear end side terminal fitting 40 is together with the rear end side separator 95. Since it moves, it is possible to suppress damage and deformation of the terminal fitting 40 on the rear end side. On the other hand, when D5> D1, when D1 contracts, the sensor element 10 approaches the front end side separator 90, and the rear end side separator 95 also shakes, the rear end side terminal fitting 40 has inertia in the rear end side separator 95. This may cause the terminal fitting 40 on the rear end side to be damaged or deformed in the opposite direction.

又、本発明は、後端側セパレータ95に対向する外筒144の外側に、防水性を有する通気フィルタ180が配置されている場合にさらに有効である。
上述のように、本発明は、後端側セパレータ95が外筒144に保持されなくても先端側セパレータ90の径方向のブレを吸収する。このため、通気フィルタ180と外筒144との間に、大気の流れを阻害する部材(例えば、後端側セパレータ95を外筒144に保持する保持金具や、外筒144を加締めて縮径させた加締め部)を介在させる必要がなく、ガスセンサ1内部への大気の導入を安定して行える。
Further, the present invention is further effective when the waterproof ventilation filter 180 is arranged on the outside of the outer cylinder 144 facing the rear end side separator 95.
As described above, the present invention absorbs radial blurring of the front end side separator 90 even if the rear end side separator 95 is not held by the outer cylinder 144. Therefore, between the ventilation filter 180 and the outer cylinder 144, a member that obstructs the flow of air (for example, a holding metal fitting for holding the rear end side separator 95 in the outer cylinder 144 or the outer cylinder 144 is crimped to reduce the diameter. It is not necessary to intervene the crimped portion), and the atmosphere can be stably introduced into the gas sensor 1.

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。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiments and extends to various modifications and equivalents included in the idea and scope of the present invention.

後端側セパレータは先端側セパレータに間接的に連結されてもよく、このような例としては、図9に示すように、1個の端子金具50の軸線O方向の異なる2か所にフランジ50f1、50f2を設け、フランジ50f1、50f2間を剛性のある筒状とする。そして、フランジ50f1にて先端側セパレータ90の後端向き面を保持し、フランジ50f2にて後端側セパレータ98の後端向き面を保持し、後端側セパレータ98と先端側セパレータ90とを軸線方向に隙間を設けて連結する形態が挙げられる。 The rear end side separator may be indirectly connected to the front end side separator, and as such an example, as shown in FIG. 9, flanges 50f1 are provided at two locations of one terminal fitting 50 having different axes in the O direction. , 50f2 is provided, and a rigid tubular shape is formed between the flanges 50f1 and 50f2. Then, the flange 50f1 holds the rear end facing surface of the front end side separator 90, the flange 50f2 holds the rear end facing surface of the rear end side separator 98, and the rear end side separator 98 and the front end side separator 90 are aligned with each other. A form of connecting with a gap in the direction can be mentioned.

後端側セパレータと先端側セパレータの形状等は上記実施形態に限定されない。又、図8のように、1個の端子金具50が後端側セパレータと先端側セパレータとに配置されてもよい。
後端側セパレータに包囲される端子金具は、必ずしも後端側セパレータに保持されていなくてもよく、後端側セパレータの挿通孔に遊嵌(離間)していてもよい。
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。
The shapes of the rear end side separator and the front end side separator are not limited to the above embodiment. Further, as shown in FIG. 8, one terminal fitting 50 may be arranged on the rear end side separator and the front end side separator.
The terminal fitting surrounded by the rear end side separator does not necessarily have to be held by the rear end side separator, and may be loosely fitted (separated) into the insertion hole of the rear end side separator.
In addition to the NOx sensor, examples of the gas sensor include an oxygen sensor and an all-region gas sensor.

1 ガスセンサ
10 センサ素子
11a 電極部(電極パッド)
20、30 端子金具(先端側端子金具)
40 第2の端子金具(後端側端子金具)
50 1個の端子金具
90 先端側セパレータ
95,98 後端側セパレータ
138 主体金具
144 外筒
180 通気フィルタ
S1 第1の計測断面
S2 第2の計測断面
M1 第1の計測方向
M2,M3 第2の計測方向
O 軸線
1 Gas sensor 10 Sensor element 11a Electrode part (electrode pad)
20 and 30 terminal fittings (tip side terminal fittings)
40 Second terminal fitting (rear end side terminal fitting)
50 1 terminal fitting 90 Tip side separator 95,98 Rear end side separator 138 Main fitting 144 Outer cylinder 180 Ventilation filter S1 1st measurement cross section S2 2nd measurement cross section M1 1st measurement direction M2, M3 2nd Measurement direction O axis

Claims (4)

軸線方向に延びる板状をなし、後端側の外表面に電極部を有するセンサ素子と、
前記センサ素子の周囲を取り囲んで前記センサ素子を保持する主体金具と、
前記電極部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先端側セパレータと、
前記先端側セパレータの後端側に同軸に配置され、前記先端側セパレータと直接又は間接的に連結される後端側セパレータと、
前記主体金具の後端側に固定され、前記先端側セパレータ及び前記後端側セパレータを包囲する外筒と、
を備えたガスセンサであって、
前記先端側セパレータが前記外筒に弾性的に保持され、前記後端側セパレータが前記外筒に保持されず、
前記軸線方向に直交する第1の計測断面において、前記センサ素子の外周面と前記先端側セパレータの内周面との最小の寸法差をD1とし、
前記軸線方向に直交する第2の計測断面において、前記D1が計測される第1の計測方向と平行な方向に沿って、前記後端側セパレータの外周面と前記外筒の内周面との最小の寸法差をD2としたとき、
D2<D1を満たすことを特徴とするガスセンサ。
A sensor element that has a plate shape extending in the axial direction and has an electrode portion on the outer surface on the rear end side.
A main metal fitting that surrounds the sensor element and holds the sensor element,
The terminal fittings electrically connected to the electrode portion and
A cylindrical tip-side separator that holds the terminal fitting and surrounds the rear-end side of the sensor element,
A rear end side separator coaxially arranged on the rear end side of the front end side separator and directly or indirectly connected to the front end side separator.
An outer cylinder fixed to the rear end side of the main metal fitting and surrounding the front end side separator and the rear end side separator,
It is a gas sensor equipped with
The distal end side separator is elastically held by the outer cylinder, and the rear end side separator is not held by the outer cylinder.
In the first measurement cross section orthogonal to the axial direction, the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the distal end side separator is defined as D1.
In the second measurement cross section orthogonal to the axial direction, the outer peripheral surface of the rear end side separator and the inner peripheral surface of the outer cylinder are aligned with each other along a direction parallel to the first measurement direction in which the D1 is measured. When the minimum dimensional difference is D2,
A gas sensor characterized by satisfying D2 <D1.
前記第1の計測断面において、前記センサ素子の外周面と前記先端側セパレータの内周面との寸法差をD3とし、
前記第2の計測断面において、前記D3が計測される第2の計測方向と平行な方向に沿って、前記後端側セパレータの外周面と前記外筒の内周面との最小の寸法差をD4としたとき、
いずれの前記第2の計測方向においても、D4<D3を満たすことを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。
In the first measurement cross section, the dimensional difference between the outer peripheral surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the distal end side separator is defined as D3.
In the second measurement cross section, the minimum dimensional difference between the outer peripheral surface of the rear end side separator and the inner peripheral surface of the outer cylinder is set along the direction parallel to the second measurement direction in which the D3 is measured. When it is D4
The gas sensor according to claim 1, wherein D4 <D3 is satisfied in any of the second measurement directions.
前記後端側セパレータは、前記端子金具、又は前記端子金具と前記軸線方向に連結する第2の端子金具を包囲し、
前記第2の計測断面において、前記端子金具又は前記第2の端子金具と前記後端側セパレータとの最大距離をD5としたとき、
D5<D1を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載のガスセンサ。
The rear end side separator surrounds the terminal fitting or the second terminal fitting connected to the terminal fitting in the axial direction.
In the second measurement cross section, when the maximum distance between the terminal fitting or the second terminal fitting and the rear end side separator is D5.
The gas sensor according to claim 1 or 2, wherein D5 <D1 is satisfied.
前記後端側セパレータに対向する前記外筒の外側に、防水性を有する通気フィルタが配置されている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。 The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a waterproof ventilation filter is arranged on the outside of the outer cylinder facing the rear end side separator.
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