WO2012111245A1 - ガスセンサ及びその中間部品 - Google Patents

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WO2012111245A1
WO2012111245A1 PCT/JP2012/000146 JP2012000146W WO2012111245A1 WO 2012111245 A1 WO2012111245 A1 WO 2012111245A1 JP 2012000146 W JP2012000146 W JP 2012000146W WO 2012111245 A1 WO2012111245 A1 WO 2012111245A1
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WO
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connection terminal
fitting portion
separator
end side
sensor element
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/000146
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
加藤　秀和
田口　政孝
Original Assignee
日本特殊陶業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本特殊陶業株式会社 filed Critical 日本特殊陶業株式会社
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Priority to US13/881,655 priority patent/US9244048B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a gas sensor including a cylindrical sensor element, a connection terminal fitted to the sensor element, and a separator having a through hole into which a part of the connection terminal is inserted, and an intermediate part thereof.
  • an oxygen sensor that detects the concentration of oxygen contained in an automobile exhaust gas
  • an internal electrode is provided inside the solid electrolyte body formed in a bottomed cylindrical shape, and an external electrode is provided outside the solid electrolyte body. Is known.
  • an inner connection terminal that is fitted into the sensor element and is electrically connected to the internal electrode (of the sensor element) is arranged.
  • the rear end side of the inner connection terminal Is connected to an output lead wire.
  • the inner connection terminal is attached so as to be fitted on the ceramic heater.
  • an outer connection terminal (ground connection terminal) that is externally fitted to the sensor element and electrically connected to the external electrode (of the sensor element) is disposed.
  • a grounding lead wire is connected to the rear end side of the terminal.
  • the above-described outer connection terminal P1 includes a cylindrical outer fitting portion (specifically, an outer fitting portion including left and right wing portions) P2 that contacts the sensor element from the outside, and an outer fitting portion. It is comprised from the elongate part P3 (to which a lead wire is connected) extended in an axial direction from the rear end (upper end of the figure) of P2.
  • the inner connection terminal P4 includes a cylindrical inner fitting portion (specifically, an inner fitting portion including left and right wing portions) P5 that contacts the sensor element from the inner side, and an inner fitting portion. It is comprised from the elongate part P6 (to which a lead wire is connected) extended in the axial direction from the rear end of P5.
  • extension part P3 of the outer side connection terminal P1 mentioned above and the extension part P6 of the inner side connection terminal P4 are the through-holes P8 each penetrated to the axial direction of the column-shaped separator P7, as shown in FIG.13 (c), It is inserted into P9.
  • the extension portion P3 of the outer connection terminal P1 and the extension portion P6 of the inner connection terminal P4 are assembled by being inserted into the through holes P8 and P9 of the separator P7. Therefore, it is necessary to set the dimensions of the through holes P8 and P9 with some allowance.
  • the outer connection terminal P1 and the inner connection terminal P4 are slightly in the radial direction with respect to the central axis, as shown in FIG. There is also a problem that positioning is difficult from this point because there is a case of shifting to the inner side or the outer side.
  • the extension P3 of the outer connection terminal P1 and the extension P6 of the inner connection terminal P4 are inserted into the through holes P8 and P9 of the separator P7, and the separator P7 and the outer connection terminal P1 are inserted.
  • the inner connection terminal P4, etc. in an integrated state (intermediate part state) the outer fitting part P2 of the outer connection terminal P1 is fitted on the sensor element by an automatic machine and the inner fitting part P5 of the inner connection terminal P4 is fitted. It is fitted in the sensor element.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a gas sensor and an intermediate part thereof capable of suitably assembling the gas sensor by accurately positioning the connection terminal on the separator.
  • the present invention provides, as a first aspect, a cylindrical sensor element disposed on the front end side, a connection terminal disposed on the rear end side of the sensor element and contacting an electrode of the sensor element, and the sensor In a gas sensor intermediate part used in the manufacture of a gas sensor, the separator having a through-hole into which the rear end side of the connection terminal is inserted and disposed on the rear end side of the element, the connection terminal is connected to the separator.
  • the connection terminal includes a cylindrical fitting portion that fits on the sensor element and contacts the electrode on the front end side, and extends from the fitting portion on the rear end side.
  • the surface on the tip side of the separator is provided with a projecting portion projecting toward the tip side, and the fitting portion of the connection terminal has its urging force on the side surface in the radial direction of the projecting portion. It is fixed by.
  • the position of the connection terminal with respect to the separator is less likely to shift, and the connection terminal can be accurately positioned. Therefore, when manufacturing (assembling) a gas sensor using an intermediate part in which the connection terminal is incorporated in the separator, for example, using an automatic machine, the position of the connection terminal is accurate. The fitting can be performed reliably.
  • the fitting portion of the connection terminal is fixed to the side surface of the protruding portion” is not limited to the case where the fitting portion is fixed in contact with the entire side surface of the protruding portion.
  • the part may just contact
  • the present invention is characterized in that one or more protrusions are formed on the surface of the separator on the tip side.
  • connection terminal is a connection terminal (outside connection terminal) that is externally fitted to the sensor element
  • connection terminal is a connection terminal (outside connection terminal) that is externally fitted to the sensor element
  • connection terminal is a connection terminal (inner connection terminal) fitted inside the sensor element
  • the inner diameter of the sensor element ⁇ projection The inner diameter of the portion ⁇ the outer diameter of the connection terminal (before being fixed to the protruding portion) ”.
  • the fitting portion of the connection terminal has a notch that cuts the fitting portion along the axial direction and separates the fitting portion into the left and right in the circumferential direction. It is characterized by having.
  • Examples of the fitting portion of the connection terminal having this shape include a substantially C-shape that is curved when viewed from the axial direction, and a shape in which a part of a triangular or quadrangular polygon is missing.
  • the surface of the separator on the tip side protrudes from the surface to the tip side in the turning direction of the fitting portion of the connection terminal. The rotation prevention part which prevents this is provided.
  • the intermediate part of the gas sensor according to any one of claims 1 to 6 is fitted to the sensor element at a fitting portion of the connection terminal. This is a gas sensor.
  • the assembly work of the intermediate part can be easily performed, and the fitting portion of the connection terminal (due to the displacement of the connection terminal) can be prevented from being crushed during the assembly. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of defective products that cause poor fitting.
  • the second aspect of the present invention exemplifies the configuration of the protruding portion.
  • the structure of the protrusion can be simplified and is strong.
  • the shape of the fitting portion of the connection terminal particularly in the case of a complicated shape
  • the shape of the surface on the tip side of the separator arrangement of through holes, insertion holes, etc.
  • It can be formed by dispersing the required number of the required locations. That is, it is possible to easily cope with various fitting parts and separator shapes.
  • the inner diameter of the fitting portion is smaller than the outer diameter of the protruding portion.
  • the fitting portion can be fixed to the outer peripheral surface of the protruding portion by its own (inward) biasing force.
  • the outer diameter of the sensor element is larger than the outer diameter of the protruding part. Can be fitted externally.
  • the inner diameter of the protruding portion is smaller than the outer diameter of the fitting portion, so that the fitting portion is narrowed
  • the fitting portion can be fixed to the inner peripheral surface of the protruding portion by its own (outward) biasing force.
  • the inner diameter of the sensor element is smaller than the inner diameter of the protruding portion. can do.
  • connection terminal of this shape can be easily manufactured by cutting and bending one metal plate.
  • the rotation preventing portion is provided on the surface of the front end side of the separator, when the connection terminal tries to rotate (for example, in the circumferential direction), the rotation can be prevented. it can.
  • connection terminal can be accurately positioned, the connection terminal and the sensor element can be reliably fitted. As a result, it is possible to easily perform the assembling work of the intermediate parts, and it is possible to suppress the occurrence of defective products (due to poor fitting due to misalignment of the connection terminals).
  • FIG. 2A shows a conventional technique
  • FIG. 3A is a perspective view of an outer connection terminal
  • FIG. 2B is a perspective view of an inner connection terminal
  • FIG. 2C is a plan view of the front end side of the separator
  • FIG. (E) is explanatory drawing which shows the front end side of intermediate
  • an oxygen sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas of an automobile will be described as an example of the gas sensor.
  • the oxygen sensor of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 and FIG. 2 the front end side of the oxygen sensor is shown on the lower side, and the rear end side is shown on the upper side.
  • the oxygen sensor 1 of the present embodiment includes a cylindrical sensor element 3 that is elongated and closed at the end, a columnar ceramic heater 5 that is inserted into the sensor element 3, and a sensor element.
  • 3 is a cylindrical metallic metal shell 7 that is inserted and fixed, a cylindrical metal protector 9 that is coaxially attached to the front end side of the metallic shell 7, and a rear end side of the metallic shell 7.
  • a cylindrical metal outer cylinder 11 attached coaxially.
  • the ceramic heater 5 is made of, for example, alumina or a resistance heating element.
  • a metal packing 13 is provided between the sensor element 3 and the metal shell 7, a metal packing 13, a ceramic support member 15, and talc powder are provided from the front end side for fixing and gas sealing the sensor element 3.
  • a filling member 17, a ceramic sleeve 19, and a metal gasket 21 are arranged.
  • a ceramic separator 27 having a plurality of through holes 23, 25 is inserted into the through holes 23, 25 to make electrical connection with the sensor element 3.
  • a metal outer connection terminal 29 and an inner connection terminal 31 and a fluororesin grommet 33 that closes the rear end side of the outer cylinder 11 are disposed, and the outer connection terminal 29 and the inner connection through the grommet 33 are disposed.
  • Lead wires 35 and 37 connected to the connection terminal 31 and lead wires 39 and 41 connected to the ceramic heater 5 are disposed.
  • the lead wires 35 to 41 are electrically connected to a sensor control device (not shown) or an electronic control device (ECU) of an automobile provided at a position away from the oxygen sensor 1.
  • a sensor control device not shown
  • ECU electronice control device
  • the sensor element 3 includes a base body 43 in which a solid electrolyte body mainly composed of zirconia is formed in a bottomed cylindrical shape.
  • a porous inner electrode (reference electrode) 45 made of Pt or a Pt alloy is formed almost entirely.
  • the inner connection terminal 31 contacts the inner electrode 45.
  • a porous outer electrode (detection electrode) 47 made of Pt or a Pt alloy is formed on the front end side of the outer peripheral surface of the base body 43 so as to cover the entire surface.
  • An electrode lead portion 49 is formed from the outer electrode 47 toward the rear end side, and an annular electrode portion 51 is formed by being connected to the electrode lead portion 49.
  • the outer connection terminal 29 contacts the annular electrode portion 51.
  • the surface of the outer electrode 47 is covered with a porous electrode protection layer (not shown) made of heat-resistant ceramics in order to prevent poisoning from the exhaust gas.
  • the outer connection terminal 29 is fitted on the sensor element 3 at the lower end side thereof to contact the annular electrode portion 51, and at the upper end side, the lead wire 35 is fitted.
  • This is a long earthing terminal connected to.
  • the outer connection terminal 29 is formed by bending a single metal plate made of, for example, Inconel, and has a cylindrical outer fitting portion 53 having elasticity on the lower end side, and the outer fitting.
  • An extension portion 55 extending upward along the axial direction from the upper portion of the portion 53 is provided.
  • the outer fitting portion 53 is composed of a pair of left and right wing portions 57 and 59 that are curved in an arc shape (as viewed from the axial direction), and the distal end side in the circumferential direction (direction around the central axis) of both wing portions 57 and 59. Is provided with a gap (slit) 61 that separates the wings 57 and 59 into left and right.
  • the outer side of the outer fitting terminal 53 is arranged at almost equal intervals and radially outward (in a direction away from the central axis).
  • the guide piece 63 protrudes obliquely toward).
  • the extension portion 55 includes a root portion 65 extending upward from the outer fitting portion 53 (specifically, the root portion of the left and right wing portions 57 and 59), and an upper portion extending from the root portion 65 along the axial direction.
  • An intermediate portion 67 extending to the intermediate portion 67, and a grip portion 69 provided above the intermediate portion 67 to grip the lead wire 35.
  • a protruding piece 71 protrudes outward from the intermediate portion 67.
  • the inner connection terminal 31 is formed of a single metal plate made of, for example, Inconel.
  • the inner connection terminal 31 is provided with a cylindrical inner fitting portion 73 (fitted to the ceramic heater 5) and fitted into the sensor element 3, and from the rear end side of the inner fitting portion 73 in the axial direction.
  • An elongated extension 75 is provided.
  • the inner fitting portion 73 is composed of a pair of left and right wing portions 77 and 79 (as viewed from the axial direction) that are curved in an arc shape. A gap 81 for separating 79 is provided.
  • the extension portion 75 is provided above the intermediate portion 85, a root portion 83 extending upward from the inner fitting portion 73 toward the outside, an intermediate portion 85 extending upward along the axial direction from the root portion 83, and the intermediate portion 85. And a gripping portion 87 for gripping the lead wire 37. Note that a protruding piece 89 protrudes outward from the intermediate portion 85.
  • the separator 27 is a cylindrical member made of alumina having electrical insulation and having a flange 91 on the outer periphery, and the pair of the separators 27 is symmetrical with respect to the central axis in the axial direction.
  • Has a long insertion hole 97 (the rear end side is closed).
  • the through hole 23 is a hole into which the extension 55 of the outer connection terminal 29 is inserted. As shown in FIG. 4B, the through hole 23 has a substantially trapezoidal cross-sectional shape perpendicular to the axial direction. A central hole 99, a slit hole 101 extending in a slit shape from the central hole 99 in the vertical direction of the figure, and a convex hole 103 protruding outward from the central hole 99.
  • the wide intermediate portion 67 of the extension portion 55 is fitted into the slit hole portion 101, and the protruding piece 71 is fitted into the convex hole portion 103.
  • the other through-hole 25 has a similar shape.
  • the protrusions (first to fourth protrusions) 105 to 111 are formed on the surface of the separator 27 on the tip side so as to protrude from the surface to the tip side.
  • the protrusions 105 to 111 protrude in the form of columns at regular intervals in the circumferential direction between the through holes 23, 25, 93, and 95 around the central axis.
  • the inner peripheral surfaces of the protrusions 105 to 111 have a circular shape with an inner diameter of N
  • the outer peripheral surfaces of the protrusions 105 to 111 have a circular shape with an outer diameter of G. It is set to be.
  • FIG. 5A shows an enlarged view of the state in which the outer connection terminal 29, the inner connection terminal 31 and the like are assembled to the separator 27 (intermediate component 113).
  • the outer fitting portion 53 of the outer connection terminal 29 is disposed at the lower end of the separator 27, and the extension portion 55 of the outer connection terminal 29 is inserted into the through hole 23 of the separator 27.
  • the inner fitting portion 73 of the inner connection terminal 31 is disposed at the lower end of the separator 27, and the extension portion 75 of the inner connection terminal 31 is inserted into the through hole 25 of the separator 27.
  • the inner fitting portion 73 of the inner connection terminal 31 is fitted on the rear end side of the ceramic heater 5 so as to be integrated, and the rear end of the ceramic heater 5 is inserted into the insertion hole 97 of the separator 27.
  • the left and right wing portions 57 and 59 of the outer connection terminal 29 are externally fitted to the outer side surfaces (outer peripheral surfaces) in the radial direction of the protruding portions 105 to 111. These are fixed so as not to move in the circumferential direction and the radial direction by their own elasticity (by being expanded from the outer peripheral surfaces of the protrusions 105 to 111).
  • left and right wing portions 77 and 79 of the inner connection terminal 31 are fitted into the inner side surfaces (inner peripheral surfaces) in the radial direction of the projecting portions 105 to 111 and are narrower than the inner peripheral surfaces of the projecting portions 105 to 111. It is fixed so as not to move in the circumferential direction and the radial direction by its own elasticity.
  • each part are set so as to satisfy the following condition (1).
  • Inner diameter of external connection terminal (before fixing to protrusion) ⁇ Outer diameter of protrusion> ⁇ Outer diameter of sensor element ...
  • the outer connection terminal 29 is fixed and positioned on the outer peripheral surface of the protruding portions 105 to 111 of the separator 27.
  • the diameter of the outer connection terminal 29 is expanded, and the protrusions 105 to 111 are released from being fixed.
  • the dimensions of the respective parts are set so as to satisfy the following condition (2).
  • Inner diameter of sensor element ⁇ Inner diameter of protruding part ⁇ Outer diameter of inner connection terminal (before fixing to protruding part) ...
  • the inner connection terminal 31 is fixed and positioned on the inner peripheral surface of the projecting portions 105 to 111 of the separator 27, and the subsequent assembly is performed.
  • the diameter of the inner connection terminal 31 is reduced, and the protrusions 105 to 111 are released from being fixed.
  • FIG. 6 shows a state after the grommets 33 and the like are crimped.
  • a protector 9 is joined to the tip of the metal shell 7, and the sensor element 3 is packed in the cylinder of the metal shell 7 with a packing 13, a support member 15, a filling member 17, a sleeve 19, and a gasket 21. Clamp together and fix. Thereby, the intermediate assembly 115 at the front end side is configured.
  • the outer connection terminal 29 and the inner connection terminal 31 are each formed in the shape shown in FIG. 3 by punching a conductive plate material. After that, as shown in FIG. 6, the core wires of the lead wires 35 and 37 are fixed to the holding portions 69 and 87 of the outer connection terminal 29 and the inner connection terminal 31 by caulking.
  • the inner fitting portion 73 is fitted on the rear end side of the ceramic heater 5 so that the inner connection terminal 31 and the ceramic heater 5 are integrated.
  • the lead wires 39 and 41 are also connected to the ceramic heater 5.
  • the outer connection terminal 29, the inner connection terminal 31, and the ceramic heater 5 are integrated with the separator 27 to form the intermediate component 113.
  • the extension 55 of the outer connection terminal 29 is inserted into the through hole 23 of the separator 27
  • the extension 75 of the inner connection terminal 31 is inserted into the through hole 25 of the separator 27
  • the rear end portion of the ceramic heater 5 Parts connected to the lead wires 39, 41
  • the rear end side of each member is drawn into the separator 27 so that the outer connection terminal 29 and the inner connection terminal 31.
  • the ceramic heater 5 and the separator 27 are integrated.
  • the separator 27 is inserted into the outer cylinder 11, and the lead wires 35 to 41 are inserted into the grommet 33, and then the grommet 33 is fitted into the rear end side of the outer cylinder 11.
  • the intermediate assembly 117 on the rear end side is configured.
  • the intermediate assembly 113 on the front end side holding the sensor element 3 etc. in the metal shell 7 and the rear end side holding the outer connection terminal 29, the inner connection terminal 31, the ceramic heater 5 etc. in the outer cylinder 11.
  • the intermediate assembly 117 is manufactured in a separate process.
  • the intermediate assemblies 115 and 117 are combined with each other so that their axial directions coincide.
  • the rear-end-side intermediate assembly 117 is disposed on the lower side upside down with respect to FIG. 6, and the front-end-side intermediate assembly 115 is disposed above the rear-end-side intermediate assembly 117 from above. Is assembled by an automatic machine.
  • the intermediate assembly 117 on the rear end side is fixed to an assembly device or the like with the ceramic heater 5 facing upward, and the intermediate assembly 115 on the front end side is held above the intermediate assembly. Then, the intermediate assembly 115 on the front end side is pushed down from above so that the ceramic heater 5 is inserted into the hole inside the sensor element 3, and the inner fitting portion 73 of the inner connection terminal 31 is fitted into the sensor element 3. At the same time, the outer fitting portion 53 of the outer connection terminal 29 is fitted on the rear end side of the sensor element 3 and press-fitted to a predetermined fixed position.
  • the front end of the outer cylinder 11 is externally fitted to the rear end of the metal shell 7 and the periphery thereof is crimped. Further, the intermediate portion of the separator 27 and the portion of the outer cylinder 11 corresponding to the grommet 33 are crimped, and then laser welding is performed on the outer fitting portion at the tip of the outer tube 11.
  • the oxygen sensor 1 is completed by integrating the intermediate assemblies 115 and 117 on the front end side and the rear end side.
  • the outer connection terminal 29 is The separator 27 is accurately positioned by fixing the protrusions 105 to 111 on the outer peripheral surface, and the outer connection terminal 29 is externally fitted to the sensor element 3 when the intermediate assemblies 115 and 117 are assembled. By doing so, the diameter is expanded and the protrusions 105 to 111 are released from being fixed.
  • the inner connection terminal 31 is connected to the protruding portion 105 of the separator 27 before the oxygen sensor 1 is assembled.
  • the inner connection terminal 31 is fitted into the sensor element 3 when the two intermediate assemblies 115 and 117 are assembled. The diameter is reduced, and the protrusions 105 to 111 are released from fixing.
  • the front end side surface of the separator 27 is provided with the protrusions 105 to 111 protruding to the front end side, and the outer connection terminals 29 are provided on the outer peripheral surfaces of the protrusions 105 to 111.
  • the outer fitting portion 53 is fixed by its own urging force, and the inner fitting portion 73 of the inner connection terminal 31 is fixed to the inner peripheral surface of the projecting portions 105 to 111 by its own urging force.
  • the positions of the outer connection terminal 29 and the inner connection terminal 31 with respect to the separator 27 are less likely to be displaced than in the conventional case, and the outer connection terminal 29 and the inner connection terminal 31 can be accurately positioned.
  • the oxygen sensor 1 when the oxygen sensor 1 is assembled using an automatic machine using the intermediate part 113 in which the outer connection terminal 29 and the inner connection terminal 31 are incorporated in the separator 27, the outer connection terminal 29 and the inner connection terminal 31 are used. Therefore, the outer connection terminal 29 and the inner connection terminal 31 can be reliably fitted to the sensor element 3 without being damaged. Thereby, the assembling work of the intermediate part 113 can be easily performed, and generation of defective products can be suppressed.
  • the protruding portions 105 to 111 are provided in four locations so as to follow the shapes of the fitting portion 53 of the outer connection terminal 29 and the inner fitting 73 of the inner connection terminal 31. Therefore, even when a large protrusion cannot be formed due to the shape of the front end side of the separator 27 (when there is no space), the outer connection terminal 29 and the inner connection terminal 31 can be sufficiently positioned.
  • the separator 121 used in the oxygen sensor of the present embodiment has a cylindrical shape, as in the first embodiment. (Through the same shape as 1), through holes 123 to 129 are formed at four positions.
  • each of the protrusions 131 to 137 is not an integral member as in the first embodiment, and the planar shape thereof is formed in a concentric manner with the central axis of the separator 121 as the center. It is composed of two members. That is, each of the protrusions 131 to 137 includes an arc-shaped inner wall 139 on the inner side in the radial direction, and an arc-shaped outer wall 141 on the outer side of the inner wall 139 with an arc-shaped gap interposed therebetween.
  • the outer fitting portion 145 of the outer connection terminal 143 is fixed and positioned on the outer peripheral surface of the outer wall 141 of each of the protruding portions 131 to 137 by its own elasticity. ing.
  • the inner fitting portion 149 of the inner connection terminal 147 is fixed and positioned on the inner peripheral surface of the inner wall 139 of each of the protrusions 131 to 137 by its own elasticity. Also according to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • the separator 151 used in the oxygen sensor of the present embodiment has a cylindrical shape as in the first embodiment, and has an axial direction (having the same shape as in the first embodiment).
  • Through holes 153 to 159 are opened at four locations.
  • protrusions 161 to 167 are provided at four positions in the circumferential direction at substantially equal intervals. Also in this embodiment, the outer fitting portion 171 of the outer connection terminal 169 is fixed and positioned on the outer peripheral surface of each of the projecting portions 161 to 167 by its own elasticity.
  • the inner fitting portion 175 of the inner connection terminal 173 is fixed and positioned on the inner peripheral surface of each of the projecting portions 161 to 167 by its own elasticity.
  • the outer connection terminal 169 rotates in the circumferential direction at both circumferential ends of the outer fitting portion 171 of the outer connection terminal 169 on the surface of the separator 151 on the front end side (front side in the figure).
  • rotation preventing portions 177 and 179 are erected. That is, when the outer fitting portion 171 receives a turning force, the tip of the outer fitting portion 171 is configured to contact the rotation preventing portions 177 and 179.
  • the rotation preventing portions are provided at both ends in the circumferential direction of the inner fitting portion 175 of the inner connection terminal 173 in order to prevent the inner connection terminal 173 from rotating in the circumferential direction.
  • 181 and 183 are erected.
  • the distal end of the inner fitting portion 175 is configured to contact the rotation preventing portions 181 and 183.
  • the positions of the rotation preventing portions 177 to 183 in the plane are determined when the outer fitting portion 171 of the outer connection terminal 169 and the inner fitting portion 175 of the inner connection terminal 173 are deformed when the oxygen sensor is assembled. The position is set so that it does not get in the way.
  • the same effects as those of the first embodiment are provided, and the rotation preventing portions 177 to 183 that prevent the rotation of the outer connection terminal 169 and the inner connection terminal 173 are provided.
  • the position of the inner connection terminal 173 is difficult to shift and the positioning accuracy is high.
  • the oxygen sensor of the present embodiment is greatly different from the first embodiment in that there is no ceramic heater (a heater-less point).
  • the oxygen sensor 201 of this embodiment includes a sensor element 203, a metal shell 205, a protector 207, an outer cylinder 209, and the like, as in the first embodiment. Further, on the rear end side of the sensor element 203, a separator 215 having a pair of through holes 211 and 213, and an outer connection terminal inserted into each of the through holes 211 and 213 and electrically connected to the sensor element 3 217 and the inner connection terminal 219, and a grommet 221 that closes the rear end side of the outer cylinder 209, and the lead wire 223 that penetrates the grommet 221 and is connected to the outer connection terminal 217 and the inner connection terminal 219, 225 is disposed.
  • a separator 215 as shown in FIGS. 11A and 11B is used.
  • the separator 215 has a cylindrical shape as in the first embodiment, and the through holes 211 and 213 are opposed to each other in the axial direction at two locations. Further, between the through holes 211 and 213, a pair of (planar shape) arc-shaped protrusions (first and second protrusions) 227 and 229 are provided to face each other. That is, the outer peripheral surfaces and inner peripheral surfaces of the projecting portions 227 and 229 are formed so that the planar shapes thereof are concentric circles with the central axis of the separator 215 as the center.
  • the outer fitting portion 231 of the outer connection terminal 217 is fixed and positioned on the outer peripheral surface of each protruding portion 227, 229 by its own elasticity.
  • the inner fitting portion 233 of the inner connection terminal 219 is fixed and positioned on the inner peripheral surface of each of the projecting portions 227 and 229 by its own elasticity. Also according to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • this invention is not limited to the said Example at all, As long as it belongs to the technical scope of this invention, it can take a various form.
  • the separator 241 includes an integral protruding portion 249 in which a pair of arc-shaped protruding pieces 243 and 245 are connected by a connecting portion 247 therebetween. In this case, there is an advantage that the protruding portion 249 is strong.
  • the shape of the protruding portion is not limited to a cylinder or a prism, and may be a cone or a pyramid (the tip side is thin or thick).
  • the side surface is not a flat surface, and a convex portion is formed in the radial direction from the side surface, and the outer fitting portion of the outer connection terminal and the inner fitting portion of the inner connection terminal are in contact with and fixed to the tip of the convex portion. May be.

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Abstract

　セパレータに接続端子を正確に位置決めして、好適にガスセンサの組み付けが可能なガスセンサ及びその中間部品を提供することを課題とする。　酸素センサ１は、セパレータ２７の先端側の表面に、先端側に突出する突出部１０５～１１１を備えており、この突出部１０５～１１１の外周面に、外側接続端子２９の外嵌部５３が、自身の付勢力によって固定されているとともに、突出部１０５～１１１の内周面に、内側接続端子３１の内嵌部７３が、自身の付勢力によって固定されている。そのため、セパレータ２７に対する外側接続端子２９及び内側接続端子３１の位置がずれにくく、外側接続端子２９及び内側接続端子３１を正確に位置決めすることができる。

Description

ガスセンサ及びその中間部品
　本発明は、筒状のセンサ素子と、そのセンサ素子に嵌合する接続端子と、接続端子の一部が挿入される貫通孔を有するセパレータとを備えたガスセンサ及びその中間部品に関するものである。
　従来、被検出ガスの検出を行うセンサ素子を備えたセンサとして、例えば自動車の排気ガスに含まれる酸素の濃度を検出する酸素センサが知られている。
　この酸素センサのセンサ素子としては、下記特許文献１、２に記載の様に、有底筒状に形成した固体電解質体の内側に内部電極を備えるとともに、固体電解質体の外側に外部電極を備えたものが知られている。
　このようなセンサ素子の後端側には、センサ素子に内嵌して（センサ素子の）内部電極に電気的に接続される内側接続端子が配置されており、この内側接続端子の後端側には、出力取り出し用のリード線が接続されている。なお、センサ素子の内部に、棒状のセラミックヒータが挿入されている場合には、内側接続端子は、このセラミックヒータに外嵌するように取り付けられている。
　また、同センサ素子の後端側には、センサ素子に外嵌して（センサ素子の）外部電極に電気的に接続される外側接続端子（アース接続端子）が配置されており、この外側接続端子の後端側には、アース用のリード線が接続されている。
　図１３（ａ）に示す様に、上述した外側接続端子Ｐ１は、センサ素子に外側より接触する筒状の外嵌部（詳しくは左右の翼部からなる外嵌部）Ｐ２と、外嵌部Ｐ２の後端（同図上端）から軸方向に伸びる長尺の（リード線が接続される）延長部Ｐ３とから構成されている。
　また、図１３（ｂ）に示す様に、内側接続端子Ｐ４は、センサ素子に内側より接触する筒状の内嵌部（詳しくは左右の翼部からなる内嵌部）Ｐ５と、内嵌部Ｐ５の後端から軸方向に伸びる長尺の（リード線が接続される）延長部Ｐ６とから構成されている。
　そして、上述した外側接続端子Ｐ１の延長部Ｐ３と内側接続端子Ｐ４の延長部Ｐ６とは、図１３（ｃ）に示す様に、それぞれ円柱状のセパレータＰ７の軸方向に貫通する貫通孔Ｐ８、Ｐ９に貫挿される。
特開２００７－２８５７６９号公報 特開２００８－２８６７３１号公報
　上述した酸素センサを製造する場合には、外側接続端子Ｐ１の延長部Ｐ３と内側接続端子Ｐ４の延長部Ｐ６とを、セパレータＰ７の貫通孔Ｐ８、Ｐ９に貫挿して組み立てるので、貫挿する作業の容易さを考慮して、貫通孔Ｐ８、Ｐ９の寸法をある程度余裕を持って設定する必要がある。
ところが、図１３（ｄ）に示す様に、貫通孔Ｐ８、Ｐ９の寸法に余裕を持たせると、外側接続端子Ｐ１や内側接続端子Ｐ４は、周方向において若干の遊びがあることになり、その結果、外側接続端子Ｐ１や内側接続端子Ｐ４の正確な位置決めが難しいという問題があった。
　また、上述の様に貫通孔Ｐ８、Ｐ９に余裕を持たせた場合には、図１３（ｅ）に示す様に、外側接続端子Ｐ１や内側接続端子Ｐ４は、中心軸に対して若干径方向（内側や外側）にもずれることがあるので、その点からも位置決めが難しいという問題があった。
　特に、近年では、酸素センサを組み立てる際には、セパレータＰ７の貫通孔Ｐ８、Ｐ９に外側接続端子Ｐ１の延長部Ｐ３や内側接続端子Ｐ４の延長部Ｐ６を挿入し、セパレータＰ７と外側接続端子Ｐ１と内側接続端子Ｐ４などを一体の状態（中間部品の状態）にした後に、自動機によって外側接続端子Ｐ１の外嵌部Ｐ２をセンサ素子に外嵌するとともに内側接続端子Ｐ４の内嵌部Ｐ５をセンサ素子に内嵌している。
　そのため、外側接続端子Ｐ１や内側接続端子Ｐ４が正確に位置決めされていないと、外側接続端子Ｐ１や内側接続端子Ｐ４をセンサ素子に嵌め込む際に、外側接続端子Ｐ１の外嵌部Ｐ２や内側接続端子Ｐ４の内嵌部Ｐ５が潰れる等の問題が発生することがあり、組み立て作業を好適に行えないことがあった。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、セパレータに接続端子を正確に位置決めして、好適にガスセンサの組み付けが可能なガスセンサ及びその中間部品を提供することを目的とする。
　（１）本発明は、第１態様として、先端側に配置された筒状のセンサ素子と、該センサ素子の後端側に配置されて該センサ素子の電極に接触する接続端子と、前記センサ素子より後端側に配置されて前記接続端子の後端側が挿入される貫通孔を有するセパレータと、を備えたガスセンサの製造の際に用いられるガスセンサの中間部品において、前記セパレータに前記接続端子を一体に組み付けた構成を有し、前記接続端子は、先端側に前記センサ素子に嵌合して前記電極と接触する筒状の嵌合部を備えるとともに、後端側に前記嵌合部から伸びて前記セパレータの貫通孔に嵌挿される延長部を備え、且つ、前記セパレータの先端側の表面には、該先端側に突出する突出部を備えるとともに、前記接続端子の嵌合部が、自身の付勢力によって前記突出部の径方向における側面に固定されていることを特徴とする。
　本発明の第１態様では、セパレータの先端側の表面に、先端側に突出する突出部を備えており、この突出部の径方向における側面に、接続端子の嵌合部が、自身の付勢力によって固定されている。
　そのため、従来に比べて、セパレータに対する接続端子の位置がずれにくく、接続端子を正確に位置決めすることができる。よって、接続端子をセパレータに組み込んだ中間部品を用いて、例えば自動機を用いてガスセンサの製造（組付け）を行う場合には、接続端子の位置が正確であるので、接続端子のセンサ素子に対する嵌合を確実に行うことができる。
なお、ここで、「接続端子の嵌合部が突出部の側面に固定されている」とは、嵌合部が突出部の側面の全面に当接して固定されている場合だけではなく、一部が当接しているだけでもよい。つまり、突出部の側面が、ガスセンサの軸方向に対して（径方向の）外側や内側に傾斜し、それによって、突出部の側面の一部のみが嵌合部に当接していてもよい。
　（２）本発明は、第２態様として、前記セパレータの先端側の表面に、１又は複数の突出部が形成されていることを特徴とする。
　（３）本発明は、第３態様として、前記接続端子が、前記センサ素子に外嵌する接続端子（外側接続端子）である場合には、その嵌合部において、「（突出部に固定前の）接続端子の内径＜突出部の外径＜センサ素子の外径」の条件を満たすことを特徴とする。
　（４）本発明は、第４態様として、前記接続端子が、前記センサ素子に内嵌する接続端子（内側接続端子）である場合には、その嵌合部において、「センサ素子の内径＜突出部の内径＜（突出部に固定前の）接続端子の外径」の条件を満たすことを特徴とする。
　（５）本発明は、第５態様として、前記接続端子の嵌合部には、該嵌合部を軸方向に沿って切り欠いて該嵌合部を周方向の左右に分離する切り欠きを有することを特徴とする。
　なお、この形状の接続端子の嵌合部としては、軸方向から見て、湾曲した略Ｃ字形状や、三角形や四角形の多角形の一部が欠けている形状などが挙げられる。
　（６）本発明は、第６態様として、前記セパレータの先端側の表面には、前記接続端子の嵌合部の回動方向において前記表面から先端側に突出して、前記嵌合部の回動を防止する回動防止部を備えたことを特徴とする。
　なお、回動防止部の形成位置としては、嵌合部の周方向における切り欠き側の先端が挙げられる。
　（７）本発明は、第７態様として、前記請求項１～６のいずれか１項に記載のガスセンサの中間部品が、前記接続端子の嵌合部にて前記センサ素子に嵌合してなることを特徴とするガスセンサである。
　本発明の第１態様では、中間部品の組付け作業を容易に行うことができるとともに、組付けの際に（接続端子の位置ずれに起因する）接続端子の嵌合部が潰れることを防止でき、嵌合不良にする不良品の発生を抑制することができる。
本発明の第２態様は、突出部の構成を例示したものである。例えば突出部を１個設ける場合には、突出部の構成を簡易化することができるとともに、丈夫であるという利点がある。また、突出部を複数個用いる場合には、接続端子の嵌合部の形状（特に複雑な形状の場合）やセパレータの先端側の表面の形状（貫通孔や挿通孔などの配置）に応じて、必要な箇所に必要な個数だけ分散して形成することができる。つまり、各種の嵌合部やセパレータの形状に、容易に対応することができる。
　第３態様の様に設定することにより、接続端子の嵌合部を突出部に外嵌する場合には、嵌合部の内径が突出部の外径より小さいので、嵌合部を広げることによる自身の（内側への）付勢力によって、嵌合部を突出部の外周面に固定することができる。また、嵌合部をセンサ素子に外嵌する場合には、突出部の外径よりセンサ素子の外径が大きいので、嵌合部が広がることにより突出部の固定から解放されて、センサ素子に外嵌することができる。
　第４態様の様に設定することにより、接続端子の嵌合部を突出部に内嵌する場合には、突出部の内径が嵌合部の外径より小さいので、嵌合部を狭めることによる自身の（外側への）付勢力によって、嵌合部を突出部の内周面に固定することができる。また、嵌合部をセンサ素子に内嵌する場合には、突出部の内径よりセンサ素子の内径が小さいので、嵌合部が狭まることにより突出部の固定から解放されて、センサ素子に内嵌することができる。
　本発明の第５態様では、筒状の嵌合部を（軸方向から見て）左右に分離して、片持ちの左右の翼部のようにすることにより、センサ素子に嵌合する際の十分な弾性を確保することができる。また、１枚の金属板を切断して折り曲げることにより、この形状の接続端子を容易に製造することができる。
　本発明の第６態様では、セパレータの先端側の表面に回動防止部を備えているので、接続端子が（例えば周方向に）回動しようとする場合に、その回動を阻止することができる。
　第７態様のガスセンサを製造する際には、前述した様に、接続端子の位置決めを正確に行うことができるので、接続端子とセンサ素子との嵌合を確実に行うことができる。それにより、中間部品の組み付け作業を容易に行うことができるとともに、（接続端子の位置ずれによる嵌合不良に起因する）不良品の発生を抑制することができる。
実施例１の酸素センサを軸方向に破断した状態を示す説明図である。 センサ素子を示す斜視図である。 （ａ）は外側接続端子を示す斜視図、（ｂ）は内側接続端子を示す斜視図である。 （ａ）はセパレータの正面図、（ｂ）はセパレータの先端側の平面図、（ｃ）はセパレータの一部を破断して示す説明図である。 （ａ）は中間部品を破断して示す説明図、（ｂ）はセパレータの先端側における外側接続端子及び内側接続端子の配置状態を拡大して示す説明図である。 酸素センサを二つの中間組立体に分解した状態を示す説明図である。 酸素センサを二つの中間組立体を組み付ける手順を示す説明図である。 （ａ）は実施例２の酸素センサのセパレータを示す正面図、（ｂ）はそのセパレータの先端側を示す平面図、（ｃ）はセパレータの先端側における外側接続端子及び内側接続端子の配置状態を示す説明図である。 実施例３の酸素センサのセパレータの先端側における外側接続端子及び内側接続端子の配置状態を示す説明図である。 実施例４の酸素センサを軸方向に破断した状態を示す説明図である。 （ａ）は実施例４の酸素センサのセパレータを示す正面図、（ｂ）はそのセパレータの先端側を示す平面図、（ｃ）はセパレータの先端側における外側接続端子及び内側接続端子の配置状態を示す説明図である。 その他のセパレータの先端側を示す平面図である。 従来技術を示し、（ａ）は外側接続端子の斜視図、（ｂ）は内側接続端子の斜視図、（ｃ）はセパレータの先端側の平面図、（ｄ）はセパレータの貫通孔近傍を拡大して示す説明図、（ｅ）は中間部品の先端側を示す説明図である。
　以下、本発明が適用される実施例について図面を用いて説明する。
　本実施例では、ガスセンサとして、自動車の排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサを例に挙げて説明する。
　ａ）まず、本実施例の酸素センサについて、図１及び図２に基づいて説明する。なお、図１及び図２では、酸素センサの先端側が下方側で、後端側が上方側となるように示してある。
　図１に示す様に、本実施例の酸素センサ１は、細長で先が閉じられた筒状のセンサ素子３と、センサ素子３の内部に挿入された円柱状のセラミックヒータ５と、センサ素子３が貫挿されて固定される筒状の金属製の主体金具７と、主体金具７の先端側に同軸に取り付けられた筒状の金属製のプロテクタ９と、主体金具７の後端側に同軸に取り付けられた筒状の金属製の外筒１１とを備えている。尚、セラミックヒータ５は、例えばアルミナや抵抗発熱体等から構成されている。
　また、前記センサ素子３と主体金具７との間には、センサ素子３の固定とガスシールのために、先端側より、金属製のパッキン１３と、セラミック製の支持部材１５と、滑石粉末からなる充填部材１７と、セラミック製のスリーブ１９と、金属製のガスケット２１とが配置されている。
　更に、前記センサ素子３の後端側には、複数の貫通孔２３、２５を有するセラミック製のセパレータ２７と、各貫通孔２３、２５に挿入されて前記センサ素子３との電気的接続を行う金属製の外側接続端子２９及び内側接続端子３１と、外筒１１の後端側を閉塞するフッ素系樹脂製のグロメット３３とが配置されるとともに、グロメット３３を貫いて、外側接続端子２９及び内側接続端子３１に接続されたリード線３５、３７と、セラミックヒータ５に接続されたリード線３９、４１とが配設されている。
　なお、このリード線３５～４１は、酸素センサ１とは離れた位置に設けられる図示外のセンサ制御装置あるいは自動車の電子制御装置（ＥＣＵ）と電気的に接続されている。
　以下、主要な各構成について詳細に説明する。
　図２に示す様に、前記センサ素子３は、ジルコニアを主成分とする固体電解質体を有底筒状に形成した基体４３を備えている。
　この基体４３の内周面には、ほぼ全面にわたって、ＰｔまたはＰｔ合金からなる多孔質状の内側電極（基準電極）４５が形成されている。なお、内側電極４５に前記内側接続端子３１が接触する。
　一方、基体４３の外周面の先端側には、ＰｔまたはＰｔ合金からなる多孔質状の外側電極（検出電極）４７が、その全面を覆うように形成されている。そして、外側電極４７から後端側に向けて電極引出部４９が形成され、電極引出部４９と接続して環状電極部５１が形成されている。なお、この環状電極部５１に前記外側接続端子２９が接触する。また、外側電極４７の表面には、排気ガスからの被毒を防止するために、耐熱性セラミックスよりなる多孔質状の電極保護層（図示外）が被覆されている。
　図３（ａ）に示す様に、前記外側接続端子２９は、その下端側にて、前記センサ素子３に外嵌して環状電極部５１に接触するとともに、その上端側にて、リード線３５に接続された長尺のアース用端子である。
　詳しくは、外側接続端子２９は、例えばインコネルからなる１枚の金属板が曲げられて形成されたものであり、その下端側に、弾性を有する円筒状の外嵌部５３を備えるとともに、外嵌部５３の上部より軸方向に沿って上方に伸びる延長部５５を備えている。
　前記外嵌部５３は、左右一対の（軸方向から見た形状が）円弧状に湾曲する翼部５７、５９からなり、両翼部５７、５９の周方向（中心軸を回る方向）における先端側には、両翼部５７、５９を左右に分離する間隙（スリット）６１が設けられている。
　また、外嵌部５３の下端には、外側接続端子２９をセンサ素子３の上部に外嵌する際に、容易に嵌合できるように、ほぼ等間隔で、径方向外側（中心軸から遠ざかる方向）に向かって斜めにガイド片６３が突出している。
　一方、前記延長部５５は、外嵌部５３（詳しくは左右の翼部５７、５９の根本部分）から、内側に向かって上方に伸びる根本部６５と、根本部６５から軸方向に沿って上方に伸びる中間部６７と、中間部６７の上方に設けられてリード線３５を把持する把持部６９とを備えている。なお、中間部６７には、突出片７１が外側に向けて突出している。
　また、前記図３（ｂ）に示す様に、前記内側接続端子３１は、例えばインコネルからなる１枚の金属板から形成されたものである。この内側接続端子３１の先端側には、（セラミックヒータ５に外嵌し）センサ素子３に内嵌する筒状の内嵌部７３を備えるとともに、内嵌部７３の後端側から軸方向に伸びる長尺の延長部７５を備えている。
　前記内嵌部７３は、左右一対の（軸方向から見た形状が）円弧状に湾曲する翼部７７、７９からなり、両翼部７７、７９の周方向における先端側には、両翼部７７、７９を分離する間隙８１が設けられている。
　一方、前記延長部７５は、内嵌部７３から、外側に向かって上方に伸びる根本部８３と、根本部８３から軸方向に沿って上方に伸びる中間部８５と、中間部８５の上方に設けられてリード線３７を把持する把持部８７とを備えている。なお、中間部８５には、突出片８９が外側に向けて突出している。
　次に、図４に示す様に、前記セパレータ２７は、電気絶縁性を有するアルミナ製で外周に鍔部９１を備えた円筒状の部材であり、その軸方向には中心軸に対称に前記一対の貫通孔２３、２５を有するとともに、（該一対の貫通孔２３、２５の配列方向と垂直に）中心軸に対称な別の一対の貫通孔９３、９５を有しており、更に、中心軸には長尺の（後端側が閉塞された）挿入孔９７を有している。
このうち、貫通孔２３は、外側接続端子２９の延長部５５が挿入される孔であり、その貫通孔２３は、図４（ｂ）に示す様に、軸方向に垂直の断面形状が略台形の中央孔部９９と、中央孔部９９より同図の上下方向にスリット状に伸びるスリット孔部１０１と、中央孔部９９より外側に突出する凸孔部１０３とを備えている。
　なお、後述する様に、スリット孔部１０１に、前記延長部５５の幅の広い中間部６７が嵌り込み、凸孔部１０３に突出片７１が嵌り込むように構成されている。また、他方の貫通孔２５も、同様な形状である。
　特に本実施例では、セパレータ２７の先端側の表面に、該表面から先端側に突出するように、４箇所に突出部（第１～第４突出部）１０５～１１１が形成されている。詳しくは、突出部１０５～１１１は、各貫通孔２３、２５、９３、９５の間にて、中心軸を中心にして、周方向に等間隔に柱状に突出している。しかも、この突出部１０５～１１１の内周面は、その平面形状が、内径がＮの円形となるとともに、突出部１０５～１１１の外周面は、その平面形状が、外径がＧの円形となるように設定されている。
　次に、図５（ａ）にセパレータ２７に外側接続端子２９や内側接続端子３１等を組み付けた状態（中間部品１１３）を拡大して示す。
　同図に示す様に、セパレータ２７の下端に、外側接続端子２９の外嵌部５３が配置され、セパレータ２７の貫通孔２３に、外側接続端子２９の延長部５５が挿入されている。同様に、セパレータ２７の下端に、内側接続端子３１の内嵌部７３が配置され、セパレータ２７の貫通孔２５に、内側接続端子３１の延長部７５が挿入されている。
　なお、セラミックヒータ５の後端側に内側接続端子３１の内嵌部７３が外嵌して一体となっており、セラミックヒータ５の後端は、セパレータ２７の挿入孔９７に挿入されている。
　特に本実施例では、図５（ｂ）に示す様に、外側接続端子２９の左右の翼部５７、５９は、突出部１０５～１１１の径方向における外側の側面（外周面）に外嵌し、（突出部１０５～１１１の外周面より広げられることにより）自身の弾性によって、周方向及び径方向に移動しない様に固定されている。
　また、内側接続端子３１の左右の翼部７７、７９は、突出部１０５～１１１の径方向における内側の側面（内周面）に内嵌し、（突出部１０５～１１１の内周面より狭められることにより）自身の弾性によって、周方向及び径方向に移動しない様に固定されている。
　また、本実施例では、下記条件（１）を満たすように、各部の寸法が設定されている。
　(突出部に固定前の)外側接続端子の内径＜突出部の外径＜センサ素子の外径…(1)
　これにより、後述する様に、酸素センサ１の組付け前には、外側接続端子２９は、セパレータ２７の突出部１０５～１１１の外周面に固定されて位置決めされ、その後の組付けの際には、外側接続端子２９がセンサ素子３に外嵌することにより、外側接続端子２９の径が広がって、突出部１０５～１１１の固定から解放される。
　更に、本実施例では、下記条件（２）を満たすように、各部の寸法が設定されている。
　センサ素子の内径＜突出部の内径＜(突出部に固定前の)内側接続端子の外径…(2)
　これにより、後述する様に、酸素センサ１の組付け前には、内側接続端子３１は、セパレータ２７の突出部１０５～１１１の内周面に固定されて位置決めされ、その後の組付けの際には、内側接続端子３１がセンサ素子３に内嵌することにより、内側接続端子３１の径が狭くなって、突出部１０５～１１１の固定から解放される。
　ｂ）次に、本実施例の酸素センサ１の製造手順について、図６及び図７に基づいて説明する。なお、図６は、グロメット３３等を加締めた後の状態を示している。
　図６に示す様に、主体金具７の先端にプロテクタ９を接合し、その主体金具７の筒内にて、前記センサ素子３を　パッキン１３、支持部材１５、充填部材１７、スリーブ１９、ガスケット２１などとともに加締めて固定する。これにより、先端側の中間組立体１１５が構成される。
　一方、外側接続端子２９及び内側接続端子３１は、それぞれ、導電性の板材の打ち抜きにより、前記図３に示す形状に形成する。
　その後、前記図６に示す様に、外側接続端子２９及び内側接続端子３１の各把持部６９、８７に各リード線３５、３７の芯線を加締めにより固定する。また、内側接続端子３１については、その内嵌部７３をセラミックヒータ５の後端側に外嵌し、内側接続端子３１とセラミックヒータ５とを一体化する。なお、セラミックヒータ５にも、各リード線３９、４１が接続されている。
　次に、外側接続端子２９と内側接続端子３１とセラミックヒータ５とを、セパレータ２７と一体化して中間部品１１３を形成する。
　具体的には、外側接続端子２９の延長部５５をセパレータ２７の貫通孔２３に挿入し、内側接続端子３１の延長部７５をセパレータ２７の貫通孔２５に挿入し、セラミックヒータ５の後端部分（リード線３９、４１に接続される部分）を、セパレータ２７の挿通孔９７に挿入して、各部材の後端側をセパレータ２７内に引き込む様にして、外側接続端子２９及び内側接続端子３１及びセラミックヒータ５とセパレータ２７とを一体化する。
　その後、セパレータ２７を外筒１１内に挿入し、また、グロメット３３に各リード線３５～４１を挿通した後、グロメット３３を外筒１１の後端側に嵌め込む。これにより、後端側の中間組立体１１７が構成される。
　このようにして、主体金具７にセンサ素子３等を保持した先端側の中間組立体１１３と、外筒１１に外側接続端子２９及び内側接続端子３１及びセラミックヒータ５等を保持した後端側の中間組立体１１７とを、それぞれ別工程にて作製する。
　その後、両中間組立体１１５、１１７を、その軸方向が一致するように互いに組み合わせる。なお、実際には、図６とは上下逆に、後端側の中間組立体１１７を下方に配置し、その後端側の中間組立体１１７に対して、上方より、先端側の中間組立体１１５を自動機によって組み付けるようにする。
　詳しくは、図７に示す様に、後端側の中間組立体１１７をセラミックヒータ５を上方に向けて組立装置等に固定し、その上方に、先端側の中間組立体１１５を保持する。そして、センサ素子３の内部の孔にセラミックヒータ５を挿入するように、上方より先端側の中間組立体１１５を押し下げて、センサ素子３に内側接続端子３１の内嵌部７３を内嵌し、それとともに、センサ素子３の後端側に、外側接続端子２９の外嵌部５３を外嵌し、所定の固定位置まで圧入してゆく。
　そして、上述した圧入動作とともに、外筒１１の先端を主体金具７の後端に外嵌して、その周囲を加締める。また、セパレータ２７の中間部分やグロメット３３に対応した外筒１１の部分を加締め、その後、外筒１１の先端の外嵌部分に対してレーザ溶接を実施する。これにより、先端側および後端側の両中間組立体１１５、１１７を一体にして、酸素センサ１を完成する。
　このとき、上述した様に、本実施例では、前記式（１）で規定された様に各部材の寸法が設定されているので、酸素センサ１の組付け前には、外側接続端子２９は、セパレータ２７の突出部１０５～１１１の外周面での固定によって正確に位置決めされおり、その外側接続端子２９は、両中間組立体１１５、１１７の組付けの際には、センサ素子３に外嵌することにより、その径が広がって、突出部１０５～１１１の固定から解放される。
　同様に、本実施例では、前記式（２）で規定された様に各部材の寸法が設定されているので、酸素センサ１の組み付け前には、内側接続端子３１はセパレータ２７の突出部１０５～１１１の内周面での固定によって正確に位置決めされており、その内側接続端子３１は、両中間組立体１１５、１１７の組付けの際には、センサ素子３に内嵌することにより、その径が狭くなって、突出部１０５～１１１の固定から解放される。
　ｃ）この様に、本実施例では、セパレータ２７の先端側の表面に、先端側に突出する突出部１０５～１１１を備えており、この突出部１０５～１１１の外周面に、外側接続端子２９の外嵌部５３が、自身の付勢力によって固定されているとともに、突出部１０５～１１１の内周面に、内側接続端子３１の内嵌部７３が、自身の付勢力によって固定されている。
　そのため、中間部品１１３では、従来に比べて、セパレータ２７に対する外側接続端子２９及び内側接続端子３１の位置がずれにくく、外側接続端子２９及び内側接続端子３１を正確に位置決めすることができる。
　よって、外側接続端子２９及び内側接続端子３１をセパレータ２７に組み込んだ中間部品１１３を用いて、自動機を用いて酸素センサ１の組付けを行う場合には、外側接続端子２９及び内側接続端子３１の位置が正確であるので、外側接続端子２９及び内側接続端子３１が破損することなくセンサ素子３に対する嵌合を確実に行うことができる。それにより、中間部品１１３の組み付け作業を容易に行うことができるとともに、不良品の発生を
抑制することができる。
　また、本実施例では、外側接続端子２９の嵌合部５３及び内側接続端子３１の内嵌合７３の形状に沿う様に、４箇所に分散して突出部１０５～１１１を設けている。従って、セパレータ２７の先端側の形状のために大きな突出部を形成できない場合（そのスペースが無い場合）でも、十分に外側接続端子２９及び内側接続端子３１の位置決めを行うことができる。
　次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容については、その説明は省略する。
　本実施例は、前記実施例１とは、セパレータの形状が異なるので、セパレータについて説明する。
　図８（ａ）、（ｂ）に示す様に、本実施例の酸素センサに用いられるセパレータ１２１は、前記実施例１と同様に、円柱形状であり、その軸方向には、（前記実施例１と同様な形状の）貫通孔１２３～１２９が４箇所に開けられている。
　また、各貫通孔１２３～１２９の間には、等間隔で周方向における４箇所に突出部（第１～第４突出部）１３１～１３７が設けられている。
　特に本実施例では、各突出部１３１～１３７は、実施例１の様にそれぞれが一体の部材ではなく、その平面形状が、セパレータ１２１の中心軸を中心とする同心円状に２重に形成された二体の部材から構成されている。つまり、各突出部１３１～１３７は、径方向における内側に円弧状の内壁１３９を備えるとともに、内壁１３９の外側に円弧状の間隙を介して円弧状の外壁１４１を備えている。
　本実施例においては、図８（ｃ）に示す様に、外側接続端子１４３の外嵌部１４５は、自身の弾性によって、各突出部１３１～１３７の外壁１４１の外周面に固定されて位置決めされている。
　また、内側接続端子１４７の内嵌部１４９は、自身の弾性によって、各突出部１３１～１３７の内壁１３９の内周面に固定されて位置決めされている。
　本実施例によっても、前記実施例１と同様な効果を奏する。
　次に、実施例３について説明するが、前記実施例１と同様な内容については、その説明は省略する。
　本実施例は、前記実施例１とは、セパレータの形状が異なるので、セパレータについて説明する。
　図９に示す様に、本実施例の酸素センサに用いられるセパレータ１５１は、前記実施例１と同様に、円柱形状であり、その軸方向には、（前記実施例１と同様な形状の）貫通孔１５３～１５９が４箇所に開けられている。
　また、各貫通孔１５３～１５９の間には、ほぼ等間隔で周方向における４箇所に突出部（第１～第４突出部）１６１～１６７が設けられている。
　本実施例においても、外側接続端子１６９の外嵌部１７１は、自身の弾性によって、各突出部１６１～１６７の外周面に固定されて位置決めされている。
　また、内側接続端子１７３の内嵌部１７５は、自身の弾性によって、各突出部１６１～１６７の内周面に固定されて位置決めされている。
　特に本実施例では、セパレータ１５１の先端側（同図手前側）の表面において、外側接続端子１６９の外嵌部１７１の周方向の両先端には、外側接続端子１６９の周方向への回動を防止するために回動防止部１７７、１７９が立設されている。つまり、外嵌部１７１が回動する力を受けた場合に、外嵌部１７１の先端が回動防止部１７７、１７９に当たるように構成されている。
　同様に、セパレータ１５１の先端側の表面において、内側接続端子１７３の内嵌部１７５の周方向の両先端にも、内側接続端子１７３の周方向への回動を防止するために回動防止部１８１、１８３が立設されている。つまり、内嵌部１７５が回動する力を受けた場合に、内嵌部１７５の先端が回動防止部１８１、１８３に当たるように構成されている。
　なお、各回動防止部１７７～１８３の平面における位置は、酸素センサを組み付ける際に、外側接続端子１６９の外嵌部１７１や内側接続端子１７３の内嵌部１７５が変形する場合に、その変形の邪魔にならない位置に設定されている。
　本実施例によっても、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、外側接続端子１６９や内側接続端子１７３の回動を防止する回動防止部１７７～１８３を備えているので、外側接続端子１６９や内側接続端子１７３の位置がずれにくく、その位置決めの精度が高いという利点がある。
　次に、実施例４について説明するが、前記実施例１と同様な内容については、その説明は省略する。
　本実施例の酸素センサは、前記実施例１とは、セラミックヒータが無い点（ヒータレスである点）が大きく異なる。
　図１０に示す様に、本実施例の酸素センサ２０１は、前記実施例１と同様に、センサ素子２０３と主体金具２０５とプロテクタ２０７と外筒２０９などを備えている。
　また、前記センサ素子２０３の後端側には、一対の貫通孔２１１、２１３を有するセパレータ２１５と、各貫通孔２１１、２１３に挿入されて前記センサ素子３との電気的接続を行う外側接続端子２１７及び内側接続端子２１９と、外筒２０９の後端側を閉塞するグロメット２２１とが配置されるとともに、グロメット２２１を貫いて、外側接続端子２１７及び内側接続端子２１９に接続されたリード線２２３、２２５が配設されている。
特に本実施例では、セラミックヒータを用いないので、図１１（ａ）、（ｂ）に示す様なセパレータ２１５を使用する。
　このセパレータ２１５は、前記実施例１と同様に、円柱形状であり、その軸方向には、前記貫通孔２１１、２１３が対向して２箇所に開けられている。また、両貫通孔２１１、２１３の間には、一対の（平面形状が）円弧状の突出部（第１、第２突出部）２２７、２２９が対向して設けられている。つまり、両突出部２２７、２２９の外周面及び内周面は、その平面形状が、セパレータ２１５の中心軸を中心とした同心円となるように形成されている。
　本実施例においては、図１１（ｃ）に示す様に、外側接続端子２１７の外嵌部２３１は、自身の弾性によって、各突出部２２７、２２９の外周面に固定されて位置決めされている。
　また、内側接続端子２１９の内嵌部２３３は、自身の弾性によって、各突出部２２７、２２９の内周面に固定されて位置決めされている。
　本実施例によっても、前記実施例１と同様な効果を奏する。
　なお、本発明は、前記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
　（１）例えば、前記実施例４においては、図１２に示すセパレータ２４１を用いてもよい。このセパレータ２４１は、一対の円弧状の突出片２４３、２４５が、その間の接続部２４７によって接続された一体の突出部２４９を備えたものである。この場合には、突出部２４９が丈夫であるという利点がある。
　（２）前記各実施例では、突出部の側面がガスセンサの軸方向に平行に延びている場合について述べたが、例えば軸方向に対して（径方向の）外側や内側に傾斜していてもよい。従って、突出部の形状としては、円柱や角柱に限らず、（先端側が細い又は太い）円錐や角錐であってもよい。或いは、側面が平板状な表面ではなく、側面から径方向に凸部が形成され、この凸部の先端に外側接続端子の外嵌部や内側接続端子の内嵌部が当接して固定されていてもよい。
　１、２０１…酸素センサ
　３、２０３…センサ素子
　２３、２５、９３、９５、１２３、１２５、１２７、１２９、１５３、１５５、１５７、１５９、２１１、２１３…貫通孔
　２７、１２１、１５１、２１５、２４１…セパレータ
　２９、１４３、１６９、２１７…外側接続端子
　３１、１４７、１７３、２１９…内側接続端子
　５３、１４５、１７１、２３１…外嵌部
　７３、１４９、１７５、１３３…内嵌部
　５５、７５…延長部
　６１、８１…切り欠き
　１０５、１０７、１０９、１１１、１３１、１３３、１３５、１３７、１６１、１６３、１６５、１６７、２２７、２２９、２４９…突出部
　１７７、１７９、１８１、１８３…回動防止部

Claims (7)

  1. 　筒状のセンサ素子と、該センサ素子の後端側に配置されて該センサ素子の電極に接触する接続端子と、前記センサ素子より後端側に配置されて前記接続端子の後端側が挿入される貫通孔を有するセパレータと、を備えたガスセンサの製造の際に用いられるガスセンサの中間部品において、
    　前記セパレータに前記接続端子を一体に組み付けた構成を有し、
    　前記接続端子は、先端側に前記センサ素子に嵌合して前記電極と接触する筒状の嵌合部を備えるとともに、後端側に前記嵌合部から伸びて前記セパレータの貫通孔に嵌挿される延長部を備え、
    　且つ、前記セパレータの先端側の表面には、該先端側に突出する突出部を備えるとともに、
    　前記接続端子の嵌合部が、自身の付勢力によって前記突出部の径方向における側面に固定されていることを特徴とするガスセンサの中間部品。
  2. 　前記セパレータの先端側の表面に、１又は複数の突出部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサの中間部品。
  3. 　前記接続端子が、前記センサ素子に外嵌する接続端子である場合には、その嵌合部において、「（突出部に固定前の）接続端子の内径＜突出部の外径＜センサ素子の外径」の条件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の中間部品。
  4. 　前記接続端子が、前記センサ素子に内嵌する接続端子である場合には、その嵌合部において、「センサ素子の内径＜突出部の内径＜（突出部に固定前の）接続端子の外径」の条件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の中間部品。
  5. 　前記接続端子の嵌合部には、該嵌合部を軸方向に沿って切り欠いて該嵌合部を周方向の左右に分離する切り欠きを有することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のガスセンサの中間部品。
  6. 　前記セパレータの先端側の表面には、前記接続端子の嵌合部の回動方向において前記表面から先端側に突出して、前記嵌合部の回動を防止する回動防止部を備えたことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のガスセンサの中間部品。
  7. 　前記請求項１～６のいずれか１項に記載のガスセンサの中間部品が、前記接続端子の嵌合部にて前記センサ素子に嵌合してなることを特徴とするガスセンサ。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5432209B2 (ja) * 2011-05-02 2014-03-05 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ
JP5508462B2 (ja) * 2011-06-14 2014-05-28 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ
JP6802117B2 (ja) * 2016-07-07 2020-12-16 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ及びガスセンサの製造方法
JP7265958B2 (ja) * 2019-08-07 2023-04-27 日本特殊陶業株式会社 センサ及びその製造方法
CN114909984B (zh) * 2022-05-06 2022-12-20 莱鼎电子材料科技有限公司 摩托车氧传感元件安装位置感应装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007278806A (ja) * 2006-04-05 2007-10-25 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサの製造方法
JP2007285769A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2008076289A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Ngk Spark Plug Co Ltd センサ用ヒータおよびセンサ
JP2008286731A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Ngk Spark Plug Co Ltd センサ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5489222A (en) * 1994-09-09 1996-02-06 The Whitaker Corporation Mini connector with anti-rotational contact
JP4177931B2 (ja) * 1999-04-28 2008-11-05 日本特殊陶業株式会社 酸素センサ
JP4254424B2 (ja) * 2003-08-22 2009-04-15 株式会社デンソー ガスセンサ及びその組付方法
JP2006071364A (ja) * 2004-08-31 2006-03-16 Ngk Spark Plug Co Ltd センサ及びセンサ用検出素子
DE102004063085A1 (de) * 2004-12-28 2006-07-06 Robert Bosch Gmbh Gasmessfühler
JP2008041446A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Denso Corp 車両用交流発電機の出力端子接続構造
US8413482B2 (en) * 2008-12-10 2013-04-09 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007278806A (ja) * 2006-04-05 2007-10-25 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサの製造方法
JP2007285769A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2008076289A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Ngk Spark Plug Co Ltd センサ用ヒータおよびセンサ
JP2008286731A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Ngk Spark Plug Co Ltd センサ

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