JPH08278280A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 前部構造体と後部構造体との接合時に無理な
応力をかけることなく、組付け方向の誤りを防いで容易
に正しく組付けることができ、さらに、組み立ての自動
化も容易な酸素センサなどのガスセンサを提供すること
を目的とする。 【構成】 センサ電極３１とヒータ電極３２とを後端部
１ｂに有する板状のガス検出素子１と、素子１の中間部
を保持する前部構造体２と、センサ電極３１およびヒー
タ電極３２にそれぞれ接続する電気接続部３を保持する
後部構造体４とを有するガスセンサにおいて、前部構造
体２および後部構造体４は、軸と平行に伸び互いに嵌合
する係合突条４０および係合溝２０を有することを特徴
とするガスセンサである。前部構造体２と後部構造体４
とを接合する際、係合突条４０および係合溝２０が容易
に視認され、接合の始めから両者が係合するので、容易
に正しく組み立てられるとともに、組み立ての自動化も
容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、雰囲気中の気体濃度を
検出するガスセンサに関し、詳しくはエンジン排気系、
特に自動車用の排気ガス浄化システムに組み込んで排気
ガス中の酸素濃度を検出するのに好適な酸素センサなど
のガスセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスセンサは、通常、ガス検出素子を検
出対象の雰囲気中に保持する前部構造体と、ガス検出素
子の電極に接続するリード線等からなる電気接続部を保
持する後部構造体とを有する。ガス検出素子は、雰囲気
中の酸素濃度を検知するセンサとこれを加熱するヒータ
とを先端部に備えている。板状のガス検出素子において
は、センサの出力端子であるセンサ電極と、ヒータの電
力供給端子であるヒータ電極とが、素子の後端部に設け
られている。

【０００３】つまり、ガス検出素子は、後端部にセンサ
電極とヒータ電極の二種類の電極をもっており、これら
と接合する電気接続部にも、ヒータ用の強電流接続部と
センサ用の弱電流接続部の二種類がある。したがって、
万一誤った向きに接続されて両電極と両電気接続部とが
正しく接続されないと、全く用をなさないばかりか、高
価なガス検出素子のセンサを強電流で破壊してしまうと
いう不都合を生じる。このような不都合を防ぐために
は、ガス検出素子を保持する前部構造体と、電気接続部
を保持する後部構造体とが、互いに向きを誤ることなく
接合されることが必要とされる。

【０００４】この目的に沿ってなされた工夫としては、
前部構造体と後部構造体とが、互いに係合する凸部また
は凹部の一方をそれぞれ有する酸素センサが、実開平２
−１１５１６０号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の凸部
と凹部とが係合する酸素センサでは、凸部が凹部に達す
るまでの挿入工程で、凸部が相手部材の凹部のない部分
を無理に通過する。それゆえ、凸部で相手部材を傷つけ
る上、無理な変形と応力を生じて破壊しやすいという不
都合がある。さりとて凸部の大きさを小さくすると、凹
部にしっかりと係合することが難しくなり、凸部が凹部
から外れやすくなって、やはり不都合である。

【０００６】また、前部構造体と後部構造体とを接合す
る際、凸部を凹部に導くガイドの機能を果たす構成が含
まれていない。したがって、両構造体を接合する前に、
きっちり両者の方向合わせをしておく必要が生じ、工数
低減に繋がらない。また、方向合わせが完全でなかった
場合には、両構造体を接合したのち、凸部と凹部との嵌
め合いを求めてすり合わせる工程が必要になり、余分な
工数が生じてしまうという不都合もある。

【０００７】さらに、凸部と凹部とは、ほとんど点とし
て存在するので、より鋭敏なセンサによらなくては、自
動組み立て機械に認識させることが難しい。したがっ
て、組み立ての自動化コストが高くなるという不利な点
も有する。そこで本発明は、上記実態に鑑み、前部構造
体と後部構造体とを接合する際に、無理な応力を生じる
ことなく組み立てることが可能で、さらに、始めから組
付け方向を誤る可能性がなく余分な工程なしに正確に接
合することができ、かつ、組み立ての自動化が容易にな
る構成のガスセンサを提供することを解決すべき課題と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１構成のガスセンサは、雰囲気中の気体
濃度を検知するセンサと該センサを加熱するヒータとを
先端部に備え、該センサの出力端子であるセンサ電極と
該ヒータの電力供給端子であるヒータ電極とを後端部に
有する板状のガス検出素子と、該素子の中間部を保持す
る前部構造体と、該センサ電極および該ヒータ電極にそ
れぞれ接続する電気接続部を保持する後部構造体とを有
するガスセンサにおいて、該前部構造体および該後部構
造体は、軸と平行に伸び互いに嵌合する係合突条および
係合溝のうち少なくとも一方を有することを特徴とす
る。

【０００９】ここで、係合突条および係合溝は、前部構
造体にいずれか一方が設けられ、後部構造体に他方が設
けられていればよい。また、複数組の係合突条および係
合溝が設けられていてもよい。あるいは、前部構造体は
係合突条および係合溝の両方をもち、後部構造体はこれ
らに係合する係合溝および係合突条の両方をもつ構成も
可能である。さらに、該前部構造体および該後部構造体
は、互いに嵌合する係合突条および係合溝の軸に平行な
長さによって、接合深さが規制される構成も可能であ
る。

【００１０】本発明の第２構成は、上記第１構成におい
て更に、前記電気接続部は、前記ガス検出素子の前記セ
ンサ電極および前記ヒータ電極に接続する複数のリード
線で構成され、前記後部構造体は、該リード線が保持さ
れる後部絶縁部材と、該後部絶縁部材が内側に格納され
る外側保護カバーとを有し、該外側保護カバーは、前記
前部構造体と互いに嵌合する前記係合突条および前記係
合溝のうち一方をもつことを特徴とする。

【００１１】ここで、後部絶縁部材は、外側保護カバー
の前記係合突条および前記係合溝のうち一方に係合する
係合突条および係合溝のうち他方をもつ構成も可能であ
る。また、前記リード線は、前記ガス検出素子の前記セ
ンサ電極および前記ヒータ電極に溶接等で直接接合する
構成や、接続金具等を介して間接的に接合する構成など
が可能である。

【００１２】本発明の第３構成は、上記第１構成におい
て更に、前記前部構造体は、前記素子の中間部を保持す
る前部絶縁部材と、該前部絶縁部材に当接し該前部絶縁
部材と前記後部構造体との間に介在する内側保護カバー
とを有し、該内側保護カバーは、前記後部構造体と互い
に嵌合する前記係合突条および前記係合溝のうち一方を
もつことを特徴とする。

【００１３】ここで、前部絶縁部材および内側保護カバ
ーは、互いに嵌合する係合突条および係合溝をもつ構成
が可能である。また、ガス検出素子の後端部が突出する
内側保護カバーの後端開放口の形状が、ガス検出素子の
断面形に係合する構成も可能である。本発明の第４構成
は、上記第１構成において更に、前記前部構造体は、前
記素子の中間部を保持する前部絶縁部材を有し、該前部
絶縁部材は、前記後部構造体と互いに嵌合する前記係合
突条および前記係合溝のうち一方を有することを特徴と
する。

【００１４】

【発明の作用および効果】本発明の第１構成では、前部
構造体と後部構造体とを接合する際に、最初から係合突
条と係合溝とが互いに係合するので、正しい接合方向が
明らかであり、接合方向を誤ることなく接合できる。し
たがって、接合方向の誤りが完全に防げる上、接合工程
において接合方向を探る等の余分な工数が省けて組み立
てコストを下げることができる。

【００１５】また、最初から係合突条と係合溝とが互い
に係合するので、前部構造体と後部構造体との組み立て
の過程で無理な応力を生じることはなく、その結果、ど
ちらかの構造体を傷めてしまう心配はなくなり、歩留り
率も向上する。さらに、組み立て用の自動機械にとって
も検知が容易な係合突条と係合溝とで接合方向が一意に
決まるので、接合作業の機械化または自動化が容易にな
るという効果もある。

【００１６】本発明の第２構成では、前記第１構成のも
つ効果に加え、次のような効果を有する。すなわち、外
側保護カバーに格納された後部絶縁部材が電気接続部の
リード線を保持するので、電気接続部の絶縁保護がより
完全なものになる。さらに、外側保護カバーに係合突条
または係合溝が設けられているので、外観から接合すべ
き方向が一目瞭然となり、正しい接合作業がより容易に
行われるようになるという効果も生じる。

【００１７】本発明の第３構成では、前記第１構成のも
つ効果に加え、次のような効果を有する。すなわち、ガ
スセンサが前部構造体に組付けられた中間組み立て状態
で、テスト電極等を接続してガスセンサの機能を点検す
ることができ、好都合である。さらに、前部構造体の外
周面に表出する内側保護カバーに、係合突条または係合
溝が設けられているので、外観から接合すべき方向が一
目瞭然となり、正しい接合作業がより容易に行われるよ
うになるという効果も生じる。

【００１８】本発明の第４構成では、前記第１構成のも
つ効果に加え、次のような効果を有する。すなわち、前
部絶縁部材が係合突条または係合溝を有するので、外観
から接合すべき方向が一目瞭然となり、正しい接合作業
がより容易に行われる。さらに、前部絶縁部材が後部構
造体に直接接合されるので、部品点数が少なくなり、部
品原価および加工コストが低減されて、製品原価が安価
になるという効果もある。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例１を図１〜図４に基づ
き、実施例２を図６〜図９に基づいて説明する。 （実施例１：構成）本発明のガスセンサの実施例１とし
ての酸素センサの正面図およびその側断面図を、図１
（ａ）および図１（ｂ）に示す。両図に示すように、本
実施例の酸素センサは、大きく分けて、ガス検出素子と
しての酸素検出素子１、酸素センサ１の中間部を保持す
る前部構造体２、電気接続部３、および電気接続部３を
支持する後部構造体４から構成される。

【００２０】まず、第１の構成要素であるガス検出素子
としての酸素検出素子１の構成を、図１（ｂ）を参照し
て説明する。酸素検出素子１の本体部分は、セラミック
ス製の略矩形の軸方向に延びる板状をしており、先端部
１ａへ後端部１ｂから大気を導入する通気路１０が形成
されている。

【００２１】酸素検出素子１の先端部１ａには、雰囲気
中の酸素濃度を検出するセンサ（図示せず）と、このセ
ンサを過熱するヒータ（図示せず）とが備わっている。
一方、後端部１ｂには、上記センサの出力端子である一
対のセンサ電極と、上記ヒータの電力供給端子である一
対のヒータ電極とが設けられている。上記のセンサおよ
びヒータとセンサ電極およびヒータ電極とは、それぞれ
互いに導通している。

【００２２】次に、第２の構成要素である前部構造体２
の構成を、図１（ａ）および図１（ｂ）を参照して説明
する。前部構造体２は、酸素検出素子１の中間部を保持
するセラミックス製の前部絶縁部材２１と、前部絶縁部
材２１の後端部に当接して固定された金属製の内側保護
カバー２２とを有する。この内側保護カバー２２には、
酸素センサの軸と平行に伸びる係合溝２０が、後端部付
近の外周面上に設けられている。

【００２３】より詳しくは、前部構造体２は、前部絶縁
部材２１および内側保護カバー２２を含む酸素検出素子
１の複数の保持保護部材と、酸素検出素子１の先端部１
ａを保護する先端保護カバー２００と、これらを排気管
壁Ｗに対して保持固定するステンレス製のハウジング２
９とから構成されている。このハウジング２９は、三段
階の連通孔が軸心に沿って形成されており、この連通孔
には、酸素検出素子１を軸心に保持または保護する前述
の複数の保持保護部材が挿入固定されている。すなわ
ち、この連通孔には、先頭から順に、ワッシャ２７、先
端絶縁部材２６、粉体シール材２５、中空円盤状シール
材２４、前部絶縁部材２１、内側保護カバー２２および
金属製リング状スペーサ２３が挿入されている。ここ
で、ワッシャ２７は柔らかい金属材料で形成され、ハウ
ジング２９の硬い金属面に先端絶縁部材２６が押圧され
て破損することを未然に防いでいる。

【００２４】そして、ハウジング２９の後端部２９ｂ
は、内側にかしめられてスペーサ２３を先端方向へ押圧
固定している。同時に、後端部２９ｂの後端面は、かし
めにより内側保護カバー２２を押圧し、内側保護カバー
２２の位置を軸心からずれないように保つとともに、内
側保護カバー２２が回動することがないようこれを固定
している。このハウジング２９の後端部２９ｂのカシメ
によって、粉体シール材２５およびシール材２４は圧縮
されて、酸素検出素子１を周囲から締めつける力を生
じ、酸素検出素子１の固定保持はより一層強固なものに
なっている。

【００２５】一方、ハウジング２９の前端部付近の外周
面には雄ねじが切ってあり、六角ボルト状に形成された
中間部にトルクを加えることにより、排気管壁Ｗに設け
られた雌ねじを切った孔に上記雄ねじが螺合しする。上
記中間部と排気管壁Ｗ外面との間には、ガスケット２８
が挿置されて、酸素センサ取り付け部からの排気ガスの
漏れを防いでいる。

【００２６】また、ハウジング２９の先端面には、酸素
センサの軸心を中心とするリング状の溝が切ってあり、
この溝に前述の先端保護カバー２００の後端が嵌合して
固定されている。先端保護カバー２００は、複数の通気
孔が開けられた金属製の二重構造のキャップであり、酸
素検出素子１先端のセンサを保護しながら排気ガス雰囲
気に曝す作用をもつ。

【００２７】そして、第３の構成要素である電気接続部
３は、図１（ｂ）に示すように、酸素検出素子１の後端
部１ｂに当接する一対のセンサ接続金具３１および他の
一対のヒータ接続金具３２と、これらに接続する四本の
リード線３０とからなる。最後に、第４の構成要素であ
る後部構造体は、上記接続金具３１，３２を保持する後
部絶縁部材４１と、後部絶縁部材４１およびリード線３
０を保持する外側保護カバー４２と、外側保護カバー４
２の後半部を覆って保護する後端保護カバー４３とから
なる。

【００２８】後部絶縁部材４１は、セラミックス製の絶
縁体であり、外形は二段円筒状をしていて、その内側に
は下方に開口した空洞部４１３を有している。この空洞
部４１３は、上記接続金具３１，３２を収納するととも
に、酸素センサの完成状態では酸素検出素子１の後端部
１ｂがその中心部に挿入されている。また、後部絶縁部
材４１には、この空洞部４１３に連通する四つの孔が上
端面から軸と平行に設けられており、ここには上記接続
金具３１，３２に接続する四本のリード線３０が保持さ
れる。そして、後部絶縁部材４１は、その外周面に軸と
平行に伸びる係合溝４１０を有する。

【００２９】なお、後部絶縁部材４１と前述の内側保護
カバー２２との間の間隙には、圧縮されたスプリング５
が挿置されている。スプリング５は、後部絶縁部材４１
の前端面に押圧力をもって当接し、そのバネ弾性力によ
り後部絶縁部材４１を付勢して、外側保護カバー４２内
にガタつきなく固定している。外側保護カバー４２は、
基本的には先端部から約三段階で直径を縮小する金属円
筒で、その最も太い前半部の外周面には、図１（ａ）お
よび図１（ｂ）に示すように、軸と平行に伸びる内側に
凸の係合突条４０を有する。また、外側保護カバー４２
は、中間部の四方に通気孔を有し、後部絶縁部材４１の
良好な冷却が図られている。

【００３０】後端保護カバー４３は、基本的には先端部
から約二段階で直径を縮小する金属円筒で、絞り加工さ
れて外側保護カバー４２に固定されている。また、外側
保護カバー４２の通気孔と同軸に、後端保護カバー４３
も四方に通気孔を有しており、センサ内部への大気の導
入を可能にしている。そして、後端部に近い絞り部分４
３ａでは、外側の後端保護カバー４３が絞られることに
より、同時に外側保護カバー４２も絞られて縮径し、四
本のリード線３０が縮径部でゴムブッシュ４４を介して
外側保護カバー４２に挟持固定されている。ゴムブッシ
ュ４４は、リード線３０を後部構造体４に固定するとも
に、外部からの水などの浸入を防止している。

【００３１】（実施例１：要部の構成と組み立て）さ
て、前述の酸素検出素子１の後端部１ｂに設けられた各
電極１１，１２は、図４（ｄ）に示すように、後端面を
残して後端部１ｂの四隅に所定の長さだけ設けられた面
取り面に、それぞれ形成されている。一方、電気接続部
３の各接続金具３１，３２は、上記各電極１１，１２に
対面して接点で当接するよう、図４（ｃ）に示すよう
に、後部絶縁部材４１内に略四方から内向きに保持され
ている。両者は組み立て後、図４（ｅ）に示すように、
酸素検出素子１の後端部１ｂの四隅において、互いに当
接して接続する。

【００３２】したがって、酸素検出素子１を保持する前
部構造体２と、各接続金具３１，３２を保持する後部構
造体４とは、方向を誤ることなく接合される必要があ
る。そのために、前述のように、内側保護カバー２２は
係合溝２０を有し、外側保護カバー４２は係合突条４０
を有して、両者は図２に示すように嵌合している。すな
わち、これ以外の方向では内側保護カバー２２と外側保
護カバー４２とは接合されえない。それゆえ、前部構造
体２と後部構造体４とは、必ず正しい方向に互いに接合
されるので、各電極１１，１２と各接続金具３１，３２
とが誤って接続されることはない。

【００３３】（実施例１：全体の組み立てと作用効果）
上記の接合を行う要部の組み立てを、図３を参照して説
明する。すなわち、係合溝２０，４１０および係合突条
４０を有する要部は、後端から順に、外側保護カバー４
２と後部絶縁部材４１と内側保護カバー２２との三点の
部品からなる。外側保護カバー４２は、図３（ａ）およ
び図３（ｄ）に示すように、後端部に行くほど細くなる
三段階の円筒状をした金属筒である。外側保護カバー４
２は、最も太い前半部の側面の一方に、軸と平行に伸び
求心方向に突起した係合突条４０を有する。この係合突
条４０は、最も太い前半部の前端部近くから始まり、そ
の前半部の後端部近くまで至る突起であり、外周面から
は凹んだ溝として認識される。

【００３４】後部絶縁部材４１は、図３（ｂ）および図
３（ｅ）に示すように、後半部が小さい二段円筒状のセ
ラミックス製の絶縁体であり、直径の大きい前半部の側
面の一方に係合溝４１０を有する。後部絶縁部材４１
は、軸心に一本の通気孔を有し、その周囲に前述のリー
ド線３０と各接続金具３１，３２との接続部を通すべき
貫通孔４１２が四つ９０度おきに設けられている。

【００３５】内側保護カバー２２は、図３（ｃ）および
図３（ｆ）に示すように、略円筒状の金具であって、係
合溝２０を後端部側面の一方に有する。内側保護カバー
２２の前端部は、前述の前部絶縁部材２１後端部周縁お
よびハウジング２９内周面と当接すべく、スカート状に
広がっている。一方、内側保護カバー２２の後端面に
は、前述の酸素検出素子１の後端部１ｂを通すべく、軸
心回りに円形の開口が設けられている。

【００３６】以上の三点の部品は、次のように係合突条
４０および係合溝４１０，２０が嵌合して、方向を誤る
ことなく接合する。すなわち、まず、外側保護カバー４
２に後部絶縁部材４１が挿入される。その際、係合突条
４０と係合溝４１０とが嵌合するので、必ず唯一の正し
い方向で挿入され、後部絶縁部材４１の中間部の段が外
側保護カバー４２の最初の絞り部分に当接して挿入を完
了する。

【００３７】次に、内側保護カバー２２が、その係合溝
２０の方向を外側保護カバー４２の係合突条４０に合わ
せて、外側保護カバー４２および後部絶縁部材４１に接
合される。その際、係合溝２０に係合突条４０が嵌合す
るので、誤った方向で接合されることはない。また、係
合突条４０の前端部が、係合溝２０の前端部に当接して
止まり、それ以上内側保護カバー２２が外側保護カバー
４２内に挿入されることはない。したがって、適正な挿
入深さも係合溝２０および係合突条４０によって規制さ
れて、より好都合である。なお、内側保護カバー２２と
後部絶縁部材４１との間には、前述のようにスプリング
５（図示せず）が挿置されたうえで、上記組み立てが行
われる。

【００３８】以上のように係合突条４０および係合溝４
１０，２０が嵌合するので、図４に示す後部構造体４の
組み立てと前部構造体２および後部構造体４の接合にお
いて、誤った方向で組み立ておよび接合がなされる恐れ
がない。後部構造体４の組み立てと前部構造体２および
後部構造体４の接合は、より詳しくは次の手順で行われ
る。

【００３９】先ず、図４（ａ）に示すように、各接続金
具３１，３２をそれぞれのリード線３０に接続して、電
気接続部３を形成する。すなわち、各リード線３０の先
端部の裸導線が、各接続金具３１，３２の後端部３１
ｂ，３２ｂでかしめられて、各接続金具３１，３２に電
気的に接続される。各接続金具３１，３２は、折り返さ
れた先端部３１ａ，３２ａに突起を有し、この突起をも
って酸素検出素子１の各電極１１，１２との接点とす
る。上記突起の接点部分は、耐熱性と防錆および導通性
の良好な金属（例えばインコネルやステンレス等）で形
成されている。一方、リード線３０は、銅線とステンレ
ス線を束ねたものが絶縁被覆されているので、導電性と
引張強度に優れている。

【００４０】かくのごとく構成された電気接続部３は、
再び図４（ａ）に示すように、リード線３０から後部絶
縁部材４１の所定の貫通孔４１２に引き込まれ、各接続
金具３１，３２が空洞部４１３の所定の位置に収まった
ところで止まる。その結果、図４（ｂ）に示すように、
各接続金具３１，３２およびリード線３０からなる電気
接続部３が、後部絶縁部材４１に保持されたサブアッセ
ンブリが組み立てられる。

【００４１】次に、図４（ｃ）に示すように、上記サブ
アッセンブリが外側保護カバー４２および後端保護カバ
ー４３内に保持された後部構造体４を組み立てる。すな
わち、前述のように係合突条４０および係合溝２０，４
１０（両者とも図示せず）が互いに嵌合した状態で、後
部絶縁部材４１が外側保護カバー４２内に挿入される。
そのうえで、後端保護カバー４３が、その内部にリード
線３０を通して外側保護カバー４２の後方から外側保護
カバー４２の後半部に被せられる。その際、通気性を良
くするため、外側保護カバー４２の通気孔と後端保護カ
バー４３の通気孔とは、互いに方向を合わせておく。

【００４２】しかるのち、後端保護カバー４３は、外周
面の三箇所４３ａ，４３ｂ，４３ｃでかしめられ、外側
保護カバー４２に嵌着固定される。その際、かしめ部４
３ａでは、内側の外側保護カバー４２後部も一緒にかし
められ、全部のリード線３０が、当該箇所の外側保護カ
バー４２の内周面にゴムブッシュ４４を介して押圧固定
されている。

【００４３】電気接続部３を保持する後部構造体４は、
こうして組み立てられ、図４（ｄ）に示す酸素検出素子
１を保持する前部構造体２に接合される。その際、前述
のように、内側保護カバー２２の係合溝２０（図示せ
ず）と外側保護カバー４２の係合突条４０（図示せず）
とが互いに嵌合するので、接合方向が狂うことはない。
なおかつ、両者の接合時の挿入深さも、係合溝２０と係
合突条４０とによって規制され、所定の深さで接合され
る。

【００４４】最後に、内側保護カバー２２の外周面と外
側保護カバー４２の内周面とが重なる部分４２ａで、外
側保護カバー４２の外周面からかしめられて両者は互い
に固定され、酸素センサが完成する。 （実施例１：作用効果）以上詳述したように、本実施例
の酸素センサでは、電気接続部３を保持する後部構造体
４と酸素検出素子１を保持する前部構造体２との接合に
際し、係合溝２０と係合突条４０とが互いに係合するの
で、接合方向を誤ることがない。接合作業に際しては、
係合溝２０と係合突条４０とが明瞭に視認されるので、
躊躇なく正確な作業ができる。また、係合溝２０と係合
突条４０とによって、接合時の挿入深さも規制されるの
で、特別な治具を使うことなく容易に所定の挿入深さで
接合される。

【００４５】また、係合溝２０と係合突条４０とは、セ
ンサ等で認識するのに十分な大きさがあり、挿入時のガ
イドの役割も果たすので、組み立ての自動化がより容易
になるという効果も有する。さらに、電気接続部３を保
持する後部絶縁部材４１も、係合突条４０に嵌合する係
合溝４１０を有するので、電気接続部３が後部構造体４
に対して誤った方向で保持されることがないという効果
も有する。

【００４６】（実施例１の変形態様）電気接続部３が後
部絶縁部材４１内に固定されるに際し、各接続金具３
１，３２の形状と、後部絶縁部材４１の内部空間４１３
との形状を、それぞれ異なるものにしておく構成も可能
である。すなわち、それぞれの正しい位置にしか各接続
金具３１，３２が後部絶縁部材４１内に収まりえない形
状であれば、電気接続部３の組み立てミスを未然に防止
できる。また、各リード線３０に異なる色の被覆電線を
用いることも、同様の目的で有効である。

【００４７】後部構造体４に対して電気接続部３の方向
が狂わないようにした実施例１の方法にならい、酸素検
出素子１が正しい方向でのみ前部構造体２に保持される
構成を取ることも可能である。その一手段としては、酸
素検出素子１を保持する前部絶縁部材２１の側面と、内
側保護カバー２２前端開口部とに、係合溝または係合突
条の一方を設け、対するハウジング２９内周面にこれと
嵌合する係合溝または係合突条の他方を設けた構成が可
能である。あるいは、前部絶縁部材２１、内側保護カバ
ー２２およびハウジング２９の全てに係合溝を設け、互
いに対向する係合溝の形成する空間に係合ピンを差し込
むことによっても、組み立て方向の間違いを無くすこと
が出来る。

【００４８】別の手段としては、内側保護カバー２２後
端面の開口部の形状を、酸素検出素子１の断面形状と係
合する形状とし、内側保護カバー２２と酸素検出素子１
との間で直接的に、方向の違う組み立てができないよう
にした構成も可能である。その際、内側保護カバー２２
と酸素検出素子１との相互の方向も間違うことがないよ
う、部品形状または塗料などによるマーキングがある
と、なお好ましい。

【００４９】なお、図５に示すように、後端部１ｂの長
辺側の一面に一対のセンサ電極１１を有し、背向する他
の一面に一対のヒータ電極１２を有する酸素検出素子１
を使用しても、実施例１と類似の構成で同様の効果を得
ることができる。 （実施例２：全体の構成）本発明のガスセンサの実施例
２としての酸素センサは、図６に示すように、ガス検出
素子としての酸素検出素子１を保持する前部構造体２
と、電気接続部３を保持する後部構造体４とが、前者の
係合溝２０および後者の係合突条４０とを嵌合させて、
接合した構造をしている。

【００５０】すなわち、酸素検出素子１は、その先端部
１ａに図示しないセンサとヒータとを有し、両者にそれ
ぞれ導通する一対のセンサ電極と他の一対のヒータ電極
と（両者とも図示せず）を後端部１ｂに有する断面矩形
の板状の素子である。したがって、酸素検出素子１後端
部１ｂには合計四極が設けられている。そして、酸素検
出素子１は、その中間部を前部絶縁部材２１０に保持さ
れて、前部構造体２内に固定保持されている。

【００５１】前部構造体２は、先端から順に、先端保護
カバー２０１、ハウジング２９０、粉体シール材２５、
中間絶縁部材２６０などにより構成されている。先端保
護カバー２０１は、多数の通気孔が開いた二重構造の金
属製部材である。その外側部材は、ハウジング２９０先
端部の外周面に嵌合して、排気ガス雰囲気中に固定保持
される。その内側部材は、先端面を上記外側部材の先端
内面に溶接固定され、後端部は外側に開いて端面を外側
部材の内周面に当接して固定されている。

【００５２】ハウジング２９０は、軸対称の金属製中空
部材であり、中間部外周面に形成された雄ねじにより、
排気管壁Ｗに螺合して固定される。ハウジング２９０内
には、後端部から円筒状の内周壁が中間部まで続いたの
ち、先端部に向かって漏斗状面が形成されている。この
漏斗状面に、ワッシャ２７を介して前部絶縁部材２１０
が当接して固定される。

【００５３】前部絶縁部材２１０は、外形が軸対称のセ
ラミックス製の絶縁部材であり、先端部はハウジング２
９０の前端面から突出して設けられ、先端保護カバー２
０１内に酸素検出素子１の先端部１ａを保持する。前部
絶縁部材２１０の中間部には、円筒状の外周面が形成さ
れ、この外周面でハウジング２９０の内周面に当接して
安定に保持される。

【００５４】一方、前部絶縁部材２１０の中間部から後
端部に至る途中の外周面は、後方に向かってテーパーし
ており、ハウジング２９０の内周面との間にリング状の
空隙を形成している。そして前部絶縁部材２１０の後端
部には、円筒状の外周面が形成され、その後端に近い外
周面の一部には、後端に開口する係合溝２０が軸と平行
に形成されている。

【００５５】同時に、前部絶縁部材２１０の後端面には
軸心回りに円盤状の開口があり、この開口部から、円筒
状の内周面とこれに続く先細状の内周面と底面とによっ
て、空洞が形成されている。この空洞の底面には、軸心
回りに断面矩形の貫通孔が前部絶縁部材２１０先端にま
で連通しており、この貫通孔内に酸素検出素子１の中間
部が保持されている。なお、この貫通孔は先端部付近で
径を広げ、酸素検出素子１の側面との間に、空隙が形成
されている。

【００５６】以上のように形成された前部絶縁部材２１
０後部の空洞内には、酸素検出素子１の後端部１ｂが突
出している。同時に酸素検出素子１の後端部１ｂは、半
径方向に張り出してストッパ１００を形成し、ストッパ
１００が空洞底面と当接することによって、酸素検出素
子１は前部構造体２内で軸方向に位置決めされて固定保
持されている。そして、酸素検出素子１の各電極には、
それぞれ引き出し線３００が接合されて、当該リード線
３０に導通している。

【００５７】前述の空洞のテーパーした前半部分には充
填材２５０が充填され、これを後方から中間絶縁部材２
６０が密封している。中間絶縁部材２６０の外周面は、
前部絶縁部材２１０の後部内の空洞の内周面に嵌合し、
固定封印されている。中間絶縁部材２６０内には、複数
の内部リード線３００を通す同数の連通孔が、前後に連
通している。

【００５８】一方、前述の前部絶縁部材２１０とハウジ
ング２９０との間に形成されたリング状の空隙は、金属
リング２３０で前方を塞がれ、粉体シール材２５が充填
されている。そして、粉体シール材２５は、後方から外
側保護カバー４２０の前端の開口端面に押圧されて密封
されている。さて次に、後部構造体４に保持された電気
接続部３は、前述の酸素検出素子１の各電極に接続され
た四本の引き出し線３００と、各引き出し線３００にそ
れぞれ導通する四本のリード線３０と、両者３０，３０
０をそれぞれかしめて互いに接続する接続金具３３から
なる。なお、各引き出し線３００は、それぞれ逃げをつ
くる曲げ部分を持たせたニッケル管であり、その先端
は、酸素検出素子１の各電極にそれぞれ溶接されてい
る。

【００５９】最後に、後部構造体４は、外側保護カバー
４２０、後部絶縁部材４１０およびスペーサ４５からな
る。外側保護カバー４２０は、外側にフランジ状に開い
た先端をもつ、後端部付近が径の小さい二重円筒状の金
属部材であり、径の大きい中間部から先端部付近までの
円筒状胴部の内周面の一方に軸と平行に伸びた係合突条
４０を有する。

【００６０】後部絶縁部材４１０は、後端部付近が径が
小さい二重円筒状のセラミックス製の絶縁部材であり、
径の大きい円筒状胴部の外周面の一方に軸と平行に伸び
た係合溝４１１を有する。この係合溝４１１は、前述の
外側保護カバー４２０の係合突条４０と嵌合して、組み
立て時に後部絶縁部材４１０は外側保護カバー４２０と
が互いに方向を合わせて組み立てられるようになってい
る。その際、リング状のスペーサ４５が、後部絶縁部材
４１０の後端部と外側保護カバー４２０内面との当接部
に介在している。スペーサ４５は、後部絶縁部材４１０
への衝撃を和らげるとともに、後部絶縁部材４１０の外
側保護カバー４２０に対する正確な前後の位置決めをし
ている。

【００６１】そして、後部絶縁部材４１０の内部には、
前述の電気接続部３を保持する四本の連通孔が前後に通
じている。これらの連通孔は、後端部付近で段をもって
径が小さくなっている。この段部に前述の接続金具３３
の後端が当接して固定されるので、接続金具３３および
引き出し線３００の後部は、後部絶縁部材４１０内に保
持されている。

【００６２】反対に、後部絶縁部材４１０の前端面には
円筒状の窪みが設けられており、この窪みに前述の中間
絶縁部材２６０の後端部が嵌合している。この嵌合部で
は、中間絶縁部材２６０と後部絶縁部材４１０の連通孔
が、互いに連通して引き出し線３００を導いている。以
上のように構成された前部構造体２と後部構造体４と
は、外側保護カバー４２０の係合突条４０と前部絶縁部
材２１０の係合溝２０とが互いに嵌合して、方向を誤る
ことなく接合されている。両者の固定は、外側保護カバ
ー４２０のフランジ状の前端部が、金属リング２３１を
介して内側にかしめられたハウジング２９０の後端部に
より前方に押圧付勢されてなされている。同時に、内側
にかしめられたハウジング２９０の後端面は、外側保護
カバー４２０の外周面に当接して、これを同軸に固定し
ている。

【００６３】（実施例２：要部の構成）ここで、外側保
護カバー４２０内に保持された後部絶縁部材４１０は、
図７に示すように、係合突条４０と係合溝４１１とが互
いに嵌合しているので、相互に回転することがない。し
たがって、後部絶縁部材４１０の縦に連通する四つの連
通孔内に保持された引き出し線３００は、外側保護カバ
ー４２０に対して回転移動することはない。また、後部
絶縁部材４１０が、正しい方向を外して外側保護カバー
４２０内に挿入されることもない。

【００６４】同様に、図８に示すように、前部構造体２
と後部構造体４との接合部には、係合溝２０と係合突条
４０とが設けられて、互いに嵌合している。すなわち、
前部絶縁部材２１０と外側保護カバー４２０とは、係合
溝２０と係合突条４０とを互いに嵌合させて接合してお
り、正しい方向を外しては接合することができない。し
たがって、前部絶縁部材２１０に保持された中間絶縁部
材２６０もまた、外側保護カバー４２０に対して回転移
動することはない。

【００６５】それゆえ、中間絶縁部材２６０に形成され
た四つの連通孔と、後部絶縁部材４１０に形成された四
つの連通孔とが、互いにずれてしまうことがない。した
がって、両者の間に引き出し線３００が挟まって接合深
さが不足したり、引き出し線３００が断線する等の不具
合を生じることがない。 （実施例２：全体の組み立てと作用効果）本実施例の酸
素センサの前部構造体２と後部構造体４との組み立て
は、図９（ａ）に示すように、前者に酸素検出素子１が
組み込まれ、後者に電気接続部３が予め組み込まれたの
ち、外側保護カバー４２０の係合突条４０と前部絶縁部
材２１０の係合溝２０との方向を合わせて行われる。

【００６６】すなわち、前部構造体２が組上がったとき
には、すでに酸素検出素子１はその中に保持固定されて
おり、同様に引き出し線３００もすでに酸素検出素子１
の各電極に接続されている。一方、後部構造体４内に
は、すでにリード線３０が通してある。そして、前部構
造体２と後部構造体４との接合を行う際には、前述の外
側保護カバー４２０の係合突条４０と前部絶縁部材２１
０の係合溝２０との方向があっていないと互いに挿入で
きないので、誤った方向に接合される恐れがない。そし
て、接合されたのちは、前述のようにハウジング２９０
の後端部がかしめられて強固に固定されるとともに、外
側保護カバー４２０もかしめ部４２１でかしめられて、
リード線３０を挟持固定する。

【００６７】ここで、仮に誤った方向に接合されたとす
ると、中間絶縁部材２６０の連通孔と後部絶縁部材４１
０の連通孔とが互いに連通しなくなってしまう。その結
果、四本の引き出し線３００が、中間絶縁部材２６０と
後部絶縁部材４１０との間に挟まり、前部構造体２と後
部構造体４とが互いに十分深く接合されない、引き出し
線３００が破断するなどの不具合に繋がる。したがっ
て、前部構造体２と後部構造体４とは、正確に方向を合
わせて接合される必要がある。

【００６８】また、接合作業において、図９（ｂ）に示
すように、係合突条４０の位置が外観から一目瞭然であ
り、係合溝２０もまた同様であるので、作業者が迷うこ
となく正しい方向に接合できるという利点もある。さら
に、係合溝２０および係合突条４０とは、センサにも容
易に認識されうるので、組み立ての自動化も容易になる
という効果がある。

【００６９】ところで、以上の構成において、酸素検出
素子１は、前部絶縁部材２１０に方向を合わせて嵌合
し、前部絶縁部材２１０は、係合溝２０および係合突条
４０によって外側保護カバー４２０に方向を合わせて嵌
合している。さらに、電気接続部３を保持している後部
絶縁部材４１０は、係合溝４１１および係合突条４０に
よって外側保護カバー４２０に方向を合わせて嵌合して
いる。

【００７０】したがって、本実施例の酸素センサにおい
ては、酸素検出素子１から電気接続部３に至るまで、す
べて互いに方向を合わせて嵌合しており、互いに方向を
誤って組み立てられる可能性はない。それゆえ、組み立
ての信頼性はより高まるという効果がある。 （実施例２の変形態様）前述の酸素センサにおいて、前
部絶縁部材２１０の内周面と中間絶縁部材２６０の外周
面とに、互いに嵌合する係合突条および係合溝を設けた
構成も可能である。また、両者に係合溝を設け、対向す
る二つの係合溝が形成する孔に係合ピンを挿置して回り
止めとした構成も可能である。

【００７１】ここで、各電極および電気接続部について
は、三極式の構成も可能である。すなわち、センサ電極
は、センサ信号取り出し用の一極と共通接地電極との一
対からなり、一方、ヒータ電極は、ヒータへの電力供給
用の一極と上記共通接地電極との一対からなる構成が可
能である。したがって、この場合、酸素検出素子１後端
部１ｂには、センサ電極、ヒータ電極、共通接地電極の
三極が形成される。こうすれば、引き出し線３００、接
続金具３３およびリード線３０も三本で済み、より簡素
な構成とすることができる。

【００７２】なお、ハウジング２９０の排気管壁Ｗへの
取り付け手段は、ネジで螺合させる手段のほか、ハウジ
ングにフランジを設けて、他のボルト・ナット等の接合
手段により固定する手段などがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の酸素センサの構成を示す組図 （ａ）正面図 （ｂ）図１（ａ）中のｂ−ｂに沿う側断面図

【図２】 両構造体の嵌合部分を示す図１中のＩＩ−Ｉ
Ｉ水平端面図

【図３】 両構造体の要部の組み立てと形状を示す組図 （ａ）外側保護カバーの縦断面図 （ｂ）後部絶縁部材の縦断面図 （ｃ）内側保護カバーの縦断面図 （ｄ）図３（ａ）中のｄ−ｄ端面図 （ｅ）図３（ｂ）中のｅ矢視平面図 （ｆ）図３（ｃ）中のｆ−ｆ端面図

【図４】 酸素センサ全体の組み立て手順を示す組図 （ａ）電気接続部の組み立てを示す縦断面図 （ｂ）電気接続部を保持する後部絶縁部材の縦断面図 （ｃ）電気接続部を保持する後部構造体の縦断面図 （ｄ）酸素検出素子を保持する前部構造体の構成を示す
縦断面図 （ｅ）両構造体を互いに接合した酸素検出素子を示す縦
断面図

【図５】 変形態様の酸素検出素子の後端部を示す組図 （ａ）正面図 （ｂ）側面図

【図６】 実施例２の酸素センサの構成を示す縦断面図

【図７】 電極と電気接続部の構成を示す図６のＶＩＩ
−ＶＩＩ端面図

【図８】 両構造体の接合部を示す図６のＶＩＩＩ−Ｖ
ＩＩＩ端面図

【図９】 両構造体の接合前の状態を示す組図 （ａ）両構造体の接合前の状態を示す縦断面図 （ｂ）外側保護カバーに設けられた係合突条の形状を示
す側面図

【符号の説明】

１：酸素検出素子 １ａ：先端部 １ｂ：後端部 １１：センサ電極 １２：ヒータ電極 ２：前部構造体 ２０：係合溝 ２１，２１０：前部絶縁部材 ２２：内側保護カバ
ー ３：電気接続部 ３０：リード線 ３１：センサ接続金具 ３２：ヒータ接続金具 ４：後部構造体 ４０：係合突条 ４１，４１０：後部絶縁部材 ４２，４２０：外側
保護カバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 雅寿 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雰囲気中の気体濃度を検知するセンサと
   該センサを加熱するヒータとを先端部に備え、該センサ
   の出力端子であるセンサ電極と該ヒータの電力供給端子
   であるヒータ電極とを後端部に有する板状のガス検出素
   子と、 該素子の中間部を保持する前部構造体と、 該センサ電極および該ヒータ電極にそれぞれ接続する電
   気接続部を保持する後部構造体と、を有するガスセンサ
   において、 該前部構造体および該後部構造体は、軸と平行に伸び互
   いに嵌合する係合突条および係合溝のうち少なくとも一
   方を有することを特徴とするガスセンサ。
2. 【請求項２】 前記電気接続部は、前記ガス検出素子の
   前記センサ電極および前記ヒータ電極に接続する複数の
   リード線で構成され、 前記後部構造体は、該リード線が保持される後部絶縁部
   材と、該後部絶縁部材が内側に格納される外側保護カバ
   ーとを有し、 該外側保護カバーは、前記前部構造体と互いに嵌合する
   前記係合突条および前記係合溝のうち一方をもつ請求項
   １記載のガスセンサ。
3. 【請求項３】 前記前部構造体は、前記素子の中間部を
   保持する前部絶縁部材と、該前部絶縁部材に当接し該前
   部絶縁部材と前記後部構造体との間に介在する内側保護
   カバーとを有し、 該内側保護カバーは、前記後部構造体と互いに嵌合する
   前記係合突条および前記係合溝のうち一方をもつ請求項
   １記載のガスセンサ。
4. 【請求項４】 前記前部構造体は、前記素子の中間部を
   保持する前部絶縁部材を有し、 該前部絶縁部材は、前記後部構造体と互いに嵌合する前
   記係合突条および前記係合溝のうち一方を有する請求項
   １記載のガスセンサ。