WO2018025724A1 - ガスセンサ - Google Patents

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WO2018025724A1
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contact
pair
sensor element
guide grooves
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聡 日野
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株式会社デンソー
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    • F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present disclosure relates to a gas sensor including a plurality of contact springs and an insulator.
  • Patent Document 1 As a gas sensor used for measuring the concentration of a specific gas component such as oxygen and NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas flowing in an exhaust pipe of an internal combustion engine, there is one disclosed in Patent Document 1, for example.
  • each of a plurality of spring terminals that are in contact with the sensor element is held in each of a plurality of holding grooves provided in the base end side insulator.
  • the plurality of spring terminals are provided with a main body portion disposed at the bottom of the holding groove and an extension portion that is folded back from the main body portion and comes into contact with the sensor element in an elastically deformed state.
  • a housing hole for inserting the sensor element in the axial direction of the gas sensor is formed in the proximal-side insulator, and the extending portion of each spring terminal is in contact with the sensor element inserted into the housing hole.
  • the holding groove is formed in parallel with the forming direction of the accommodation hole.
  • each spring terminal is held in each holding groove of the base end side insulator and before each sensor element is inserted into the accommodation hole of the base end side insulator, The closest portion located at the tip of the extension portion of the terminal is disposed in each holding groove.
  • the depth direction perpendicular to the direction in which the holding groove is formed is parallel to the direction in which the main body portion and the extension portion of the spring terminal face each other. And if an extension part elastically deforms and bends with respect to a main-body part, the nearest part of an extension part will mainly displace to the depth direction of a holding groove. More specifically, when the extension portion bends from the base end portion of the extension portion, the closest portion of the extension portion is slightly displaced in the holding groove formation direction, while the holding groove Large displacement in the depth direction.
  • the extension parts are formed in the holding groove forming direction and the holding groove. There is a risk of passing in the width direction perpendicular to the depth direction. And depending on the case, there exists a possibility that the closest part of an extension part may remove
  • This disclosure intends to provide a gas sensor that can stabilize the contact state between the sensor element and each spring terminal.
  • One aspect of the present disclosure includes a pair of a spring main body and a spring contact portion that extends from an end of the spring main body, faces the spring main body, and contacts the sensor element for measuring a gas concentration while being bent.
  • An insulator having a pair of spring guide grooves
  • the spring contact portions of the pair of contact springs are arranged at positions facing each other via the sensor element,
  • the pair of spring guide grooves are formed at positions facing each other through the element insertion hole,
  • the insulator is formed with a bending guide groove that is formed orthogonal to a direction in which the pair of spring guide grooves facing each other is formed and guides the spring contact portion.
  • the insulator of the gas sensor has a bending guide groove formed orthogonal to a direction in which a pair of spring guide grooves facing each other is formed.
  • the bending guide groove guides a portion of the spring contact portion that is different from the portion guided by the spring guide groove.
  • the tip of the spring contact portion is in the direction in which the bending guide groove is formed.
  • the bending guide groove is slightly displaced in the depth direction. Therefore, in this state, even when an external force is unexpectedly applied to the spring contact portion of the contact spring, it is possible to prevent the tip end portion of the spring contact portion from being bent and removed from the guide groove.
  • the spring contact portion of the contact spring is guided by the spring guide groove and the bending guide groove, so that the spring contact portions are positioned in the width direction orthogonal to the forming direction of the bending guide groove and the depth direction of the bending guide groove. It is possible to prevent shifting and passing each other in the width direction.
  • each contact spring When the sensor element is inserted into the element insertion hole of the insulator, the spring contact portion of each contact spring is guided by the spring guide groove, and the spring contact portion of each contact spring is guided by the bending guide groove.
  • the spring contact portion of each contact spring When the spring contact portion of each contact spring is bent by being pushed by the sensor element, the posture of each spring contact portion is stabilized especially by the guide of each spring contact portion by the bending guide groove. The part can be bent stably. Thereby, the contact state of a sensor element and each spring contact part can be stabilized.
  • the contact state between the sensor element and the spring contact portion of each contact spring can be stabilized.
  • the bending guide groove may be formed so as not to penetrate the insulator, or may be formed as a hole so as to penetrate the insulator.
  • the reference numerals in parentheses of the constituent elements shown in one aspect of the present disclosure indicate a correspondence relationship with the reference numerals in the drawings in the embodiments, but the constituent elements are not limited only to the contents of the embodiments.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the gas sensor in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2, showing a state before the sensor element is inserted into the element insertion hole of the insulator in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2, showing a state before the sensor element is inserted into the element insertion hole of the insulator in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 2, showing a state before the sensor element is inserted into the element insertion hole of the insulator in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state before the contact spring and the sensor element are arranged on the insulator according to the first embodiment and corresponding to the line II-II in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state before the sensor element is arranged in the element insertion hole of the insulator according to the first embodiment and corresponding to the line II-II in FIG. Sectional drawing which shows the state of the bending guide groove
  • Sectional drawing which shows the state of the other bending guide groove
  • Sectional drawing which shows the state of the other bending guide groove
  • the gas sensor 1 includes a sensor element 11 for measuring a gas concentration, a pair of contact springs 2A and 2B that contact the sensor element 11, and an insulation that holds the contact springs 2A and 2B. It has an insulator 3.
  • the contact springs 2A and 2B have a spring main body 21 and a spring contact portion 22, as shown in FIGS.
  • the spring contact portion 22 is a portion that extends from an end portion of the spring main body portion 21, faces the spring main body portion 21, and contacts the sensor element 11 while being bent.
  • the insulator 3 includes an element insertion hole 31 into which the sensor element 11 is inserted, a pair of spring guide grooves 32 that guide and hold the spring main bodies 21 of the pair of contact springs 2A and 2B, and a pair of contact springs 2A and 2A.
  • the spring extension part 23 extended from the 2B spring main-body part 21 has a pair of spring insertion hole 33 into which each is inserted.
  • the spring guide groove 32 communicates with the element insertion hole 31 and is formed along the direction in which the element insertion hole 31 is formed.
  • the spring contact portions 22 of the pair of contact springs 2A and 2B are arranged at positions facing each other with the sensor element 11 interposed therebetween.
  • the pair of spring guide grooves 32 are formed at positions facing each other through the element insertion hole 31.
  • the insulator 3 is formed with bending guide grooves 34A and 34B extending in a direction perpendicular to the direction in which the spring guide groove 32 is formed.
  • the bending guide grooves 34A and 34B are the same as the spring bending direction in which the extended portions 24 of the pair of spring contact portions 22 facing each other are regulated by the pair of spring guide grooves 32 facing each other by the grooves or through grooves formed on the bottom surface 341. It restricts the deflection in the direction.
  • the width W1 of the deflection guide grooves 34A and 34B exceeds the width (diameter) W2 of the extension portion 24 of the spring contact portion 22 disposed in the deflection guide grooves 34A and 34B. Is less than twice.
  • the “width W1 of the bending guide grooves 34A and 34B” refers to the width in the width direction orthogonal to the forming direction and the depth direction of the bending guide grooves 34A and 34B, and “the extension of the spring contact portion 22”.
  • the “width of the portion 24” means a width along the width direction of the bending guide grooves 34A and 34B.
  • FIG. 5 shows a plurality of contact springs 2A, 2B and an insulator 3.
  • a gas sensor 1 of this embodiment is arranged in an exhaust pipe or the like of an internal combustion engine of a vehicle, and a specific gas component such as the concentration of oxygen in exhaust gas G flowing through the exhaust pipe or the like, NOx (nitrogen oxide), etc. It is used to measure the concentration and the like. Moreover, the gas sensor 1 may be used for measuring the air-fuel ratio of the internal combustion engine.
  • the direction in which the sensor element 11 is inserted into the element insertion hole 31 is referred to as an insertion direction X.
  • the opening side of the element insertion hole 31 is referred to as a distal end side X1 in the insertion direction X, and the opposite side of the distal end side X1 is referred to as a proximal end side X2.
  • the tip end side X1 is the side where the sensor element 11 is exposed to the exhaust gas G.
  • a direction perpendicular to the insertion direction X and the spring contact portion 22 contacts the sensor element 11 is referred to as a contact direction Y
  • a direction orthogonal to the insertion direction X and the contact direction Y is referred to as a width direction W.
  • the formation direction of the spring guide groove 32 and the depth direction of the bending guide grooves 34A and 34B are the same direction and parallel to the insertion direction X.
  • the depth direction of the spring guide groove 32 and the formation direction of the bending guide grooves 34A and 34B are the same direction, and are perpendicular to the insertion direction X and parallel to the contact direction Y.
  • the gas sensor 1 includes a housing 13 for attaching the gas sensor 1 to an exhaust pipe of an internal combustion engine, and the sensor element 11 A holding body 12 for fixing to the front end, front end side covers 14A and 14B attached to the front end side X1 of the housing 13, a base end side cover 15 attached to the base end side X2 of the housing 13, and the like.
  • An insertion hole 121 through which the sensor element 11 is inserted is formed in the central shaft portion of the holding body 12.
  • the sensor element 11 is held by the holding body 12 by being inserted into the insertion hole 121 of the holding body 12 and filling a talc 122 in a recess provided on the proximal end side X ⁇ b> 2 of the insertion hole 121.
  • the front end side covers 14A, 14B are configured by an inner cover 14A formed at the front end of the sensor element 11 and covering the gas detection unit 111 for measuring the gas concentration, and an outer cover 14B covering the inner cover 14A. Yes.
  • a flow hole 141 through which the exhaust gas G flows is formed in the inner cover 14A and the outer cover 14B.
  • the base end side cover 15 covers the insulator 3, and the base end side cover 15 is formed with a vent hole 151 for guiding the atmosphere A to the base end portion of the sensor element 11.
  • a leaf spring 16 for holding the insulator 3 in the proximal end cover 15 is disposed in the proximal end cover 15.
  • the gas detection unit 111 of the sensor element 11 protrudes from the distal end side X1 of the holding body 12 and is covered by the distal end side covers 14A and 14B.
  • the gas detection unit 111 four electrodes are distributed and arranged on both main surfaces of a plate-shaped solid electrolyte body having oxygen ion conductivity. Some of the electrodes are disposed in an exhaust gas chamber provided in contact with one main surface of the solid electrolyte body and into which the exhaust gas G is introduced. In addition, some electrodes are disposed in an air chamber that is provided in contact with the other main surface of the solid electrolyte body and into which the air A is introduced. The exhaust gas chamber and the atmospheric chamber are surrounded by an insulator.
  • the sensor element 11 is formed in a long shape.
  • the sensor element 11 has a built-in heater for heating the solid electrolyte body and the pair of electrodes.
  • the heater includes a heating element that generates heat when energized and a ceramic substrate in which the heating element is embedded.
  • the solid electrolyte body, the insulator, and the heater substrate are stacked on each other.
  • the base end portion of the sensor element 11 protrudes toward the base end side X ⁇ b> 2 of the holding body 12.
  • the base end portion of the sensor element 11 is formed with electrode terminals 112 connected to the four electrodes and both ends of the heating element.
  • three electrode terminal portions 112 are formed on surfaces parallel to each other.
  • Three contact springs 2 ⁇ / b> A and 2 ⁇ / b> B are arranged on both sides of the sensor element 11 while being held by the insulator 3.
  • the insulator 3 is provided with four first contact springs 2A and two second contact springs 2B.
  • the spring contact portions 22 of the contact springs 2A and 2B are in contact with the electrode terminal portions 112, respectively.
  • the sensor element 11 is sandwiched between the spring contact portions 22 of the three sets of contact springs 2A and 2B facing each other in a state of being inserted into the element insertion hole 31 of the insulator 3.
  • each lead wire 26 is connected to each spring extension portion 23 of the spring body 21 in each contact spring 2 ⁇ / b> A, 2 ⁇ / b> B via each connection terminal 27.
  • the four electrodes of the sensor element 11 and both ends of the heating element are connected to a control device arranged outside the gas sensor 1 via the contact springs 2A and 2B, the connection terminals 27 and the lead wires 26.
  • each lead wire 26 is held in the proximal end cover 15 by a bush 17 disposed in the proximal end cover 15.
  • the insulator 3 of this embodiment holds three pairs of contact springs 2A and 2B.
  • the contact springs 2A and 2B include a first contact spring 2A positioned outside the contact springs 2A and 2B arranged in the width direction W on each side of the contact direction Y of the sensor element 11, and an outer first There is a second contact spring 2B located between the contact springs 2A.
  • the insulator 3 holds two pairs of first contact springs 2A and a pair of second contact springs 2B. Note that it is not necessary to configure all of the contact springs in pairs, and some of the contact springs may not be paired.
  • the contact springs may be a total of five contact springs including two pairs of contact springs and one contact spring.
  • Each contact spring 2A, 2B is made of a heat resistant spring material such as a Ni (nickel) alloy material in order to improve the heat resistance.
  • a heat resistant spring material such as a Ni (nickel) alloy material
  • the heat resistant spring material include Inconel (registered trademark), which is a superalloy containing a nickel base.
  • each contact spring 2A, 2B can also be comprised from SUS material (stainless steel material).
  • the bush 17 and the lead wires 26 are caulked in the base end side cover 15 between the spring main body 21 and the spring extension 23 in the contact springs 2A and 2B.
  • spring bent portions 25A and 25B are formed for relaxing the force acting on the contact springs 2A and 2B from the lead wire 26.
  • the spring bent portion 25 ⁇ / b> A of the first contact spring 2 ⁇ / b> A is formed in a shape that is bent in a direction orthogonal to the spring main body portion 21 and twisted around the central axis of the spring main body portion 21.
  • the bent portion 25B of the second contact spring 2B is formed to swell in a U shape toward the contact direction Y.
  • the spring body 21 of each contact spring 2A, 2B is formed along the insertion direction X, and is disposed in the spring guide groove 32 of the insulator 3 formed along the insertion direction X.
  • the spring contact portions 22 of the contact springs 2 ⁇ / b> A and 2 ⁇ / b> B are formed by being folded back from the end on the distal end side X ⁇ b> 1 of the spring main body portion 21 to the proximal end side X ⁇ b> 2.
  • the spring contact portion 22 is folded back from the spring main body portion 21 and is connected to the root portion 221 that is inclined so as to approach the sensor element 11 from the distal end side X1 toward the proximal end side X2, and from the distal end side X1.
  • An extending portion 24 that inclines away from the sensor element 11 toward the proximal end side X2, and a contact point that is located between the root portion 221 and the extending portion 24 and contacts the electrode terminal portion 112 of the sensor element 11 Part 222, and connection part 223 that connects spring main body part 21 and root part 221.
  • the connecting portion 223 is bent in a curved shape so as to fold the root portion 221 with respect to the spring main body portion 21.
  • both the connection portion 223 and the root portion 221 bend, in other words, elastically deform.
  • the root portion 221 is disposed in the spring guide groove 32 of the insulator 3.
  • the contact portion 222 is applied with a spring force (elastic deformation return force) due to the bending of the spring contact portion 22, and contacts the electrode terminal portion 112 of the sensor element 11.
  • the extending portion 24 is formed to extend linearly so as to be disposed in the bending guide grooves 34A and 34B.
  • An end face 241 of the extending portion 24 is disposed in the bending guide grooves 34A and 34B.
  • the end surface 241 refers to a portion located at the end of each of the bent contact springs 2A and 2B.
  • the spring extending portions 23 of the contact springs 2A and 2B are connected to the spring body portions 21 via the spring bent portions 25A and 25B.
  • Each spring extending portion 23 is formed along the insertion direction X in parallel with the spring main body portion 21.
  • the spring extending portion 23 is drawn out to the base end side X ⁇ b> 2 of the insulator 3 in a state of being inserted into the spring insertion hole 33 of the insulator 3.
  • Each contact spring 2A, 2B is formed by bending a spring wire having a circular cross section in order to reduce the size and increase the number of contact points of the electrode terminal portion 112 of the sensor element 11. By forming each contact spring 2A, 2B from a spring wire, bending in an arbitrary direction becomes easy.
  • the contact springs 2A and 2B can be formed of a plate material having a rectangular cross section in addition to the spring wire material. When each contact spring 2A, 2B is formed of a rectangular plate material, the aspect ratio in the cross section of the plate material can be set within a range of 1: 1 to 1: 2.
  • Each contact spring 2 ⁇ / b> A, 2 ⁇ / b> B made of a rectangular plate material has a wide side in the cross section arranged in the width direction W.
  • the insulator 3 has an annular side wall portion 301 and a bottom located on the base end side of the side wall portion 301.
  • a wall 302 is formed.
  • the element insertion hole 31 is formed along the insertion direction X at the center of the insulator 3.
  • six spring guide grooves 32 are formed in a state parallel to the insertion direction X.
  • Three spring guide grooves 32 communicate with the element insertion holes 31 from both sides in the contact direction Y.
  • Three insulators 34A and 34B are formed in the insulator 3 in a state parallel to the contact direction Y.
  • six spring insertion holes 33 are formed so as to communicate with the bending guide grooves 34 ⁇ / b> A and 34 ⁇ / b> B and penetrate the bottom wall 302 in the insertion direction X.
  • the deflection guide grooves 34 ⁇ / b> A and 34 ⁇ / b> B of this embodiment are formed continuously in the contact direction Y so as to communicate with the spring guide grooves 32 located on both sides of the contact direction Y. Further, three bending guide grooves 34A and 34B are formed so as to communicate with the spring guide grooves 32 formed on both sides in the contact direction Y.
  • the two bent guide grooves 34A on the outer side of the three bent guide grooves 34A and 34B are extended portions of the spring contact portions 22 of the two pairs of first contact springs 2A facing each other through the sensor element 11. 24 is arranged.
  • the extension part 24 of the spring contact part 22 of the pair of second contact springs 2B facing each other through the sensor element 11 is arranged.
  • An inclined groove 35 in which the spring bent portion 25A of the first contact spring 2A is disposed communicates with both end portions of the two bending guide grooves 34A.
  • the width W1 in the width direction W of the flexure guide grooves 34A and 34B of the present embodiment is the same as the width in the width direction W of the spring guide groove 32.
  • the formation length and formation location of the spring guide groove 32 in the insertion direction X are the same as the formation length and formation location of the element insertion hole 31 in the insertion direction X.
  • the bending guide grooves 34A and 34B are formed at positions adjacent to the base end side X2 of the element insertion hole 31 and the spring guide groove 32 in the insertion direction X.
  • the bending guide grooves 34 ⁇ / b> A and 34 ⁇ / b> B can be distinguished from the spring guide groove 32 by being formed at a position adjacent to the base end side X ⁇ b> 2 of the element insertion hole 31. 3 and 4, the boundary between the spring guide groove 32 and the bending guide grooves 34A and 34B is indicated by a broken line H.
  • the width W1 in the width direction W of the flexure guide grooves 34A and 34B may be different from the width in the width direction W of the spring guide groove 32.
  • the end surface 241 of the extended portion 24 of the spring contact portion 22 in the pair of first contact springs 2 ⁇ / b> A facing each other via the sensor element 11 is bent on the base end side X ⁇ b> 2 with respect to the sensor element 11. It is disposed in the guide groove 34A.
  • the end surface 241 of the extension portion 24 of the spring contact portion 22 in the pair of second contact springs 2 ⁇ / b> B facing each other via the sensor element 11 is closer to the base end side X ⁇ b> 2 than the sensor element 11. , Is disposed in the bending guide groove 34B.
  • the end surface 241 of the extension part 24 of each spring contact part 22 is located at the base end side X ⁇ b> 2 of the element insertion hole 31. It arrange
  • the end surface 241 of the extended portion 24 of each spring contact portion 22 pushed by the sensor element 11 is in the contact direction Y in the bending guide grooves 34A and 34B. Slide outward.
  • the width W1 in the width direction W of each of the bending guide grooves 34A, 34B is 1 to 1 of the width (diameter) W2 of the extending portion 24 of the spring contact portion 22 in each contact spring 2A, 2B. It is 5 times, preferably 1.1 to 1.4 times.
  • the width W1 needs to be larger than one time the width W2.
  • the width W1 needs to be smaller than twice the width W2.
  • the contact springs 2 ⁇ / b> A and 2 ⁇ / b> B are connected to the bottom surface 341 between the end surface 241 of the extension portion 24 of the spring contact portion 22 and the bottom surface 341 of the bending guide grooves 34 ⁇ / b> A and 34 ⁇ / b> B.
  • a gap C for avoiding contact with the end surface 241 is formed.
  • the size of the gap C is determined by the relationship with the depth of the bending guide grooves 34A and 34B.
  • the depth of the flexure guide grooves 34A and 34B in the insertion direction X is such that the extension portion 24 of the spring contact portion 22 slides in the flexure guide grooves 34A and 34B along the formation direction thereof.
  • the end surface 241 does not come into contact with the bottom surfaces 341 of the bending guide grooves 34A and 34B, and the end surface 241 of the extending portion 24 has a depth that does not come off the bending guide grooves 34A and 34B. Further, the size (depth) of the gap C is such that the extension surface 24 of the spring contact portion 22 has an end surface 241 of the extension portion 24 when the extension portion 24 slides in the bending guide grooves 34A and 34B along the forming direction. Is set to a size that does not contact the bottom surfaces 341 of the guide grooves 34A and 34B.
  • the insulator 3 in which the bending guide grooves 34A and 34B of this embodiment are formed exhibits an effect when the sensor element 11 is inserted into the insulator 3 in which the contact springs 2A and 2B are arranged.
  • the four first contact springs 2 ⁇ / b> A and the two second contact springs 2 ⁇ / b> B are held by the insulator 3, and the element of the insulator 3 is inserted.
  • the extension part 24 of the spring contact part 22 in each contact spring 2A, 2B is disposed in each deflection guide groove 34A, 34B. Further, a part of the spring main body 21 and the spring contact portion 22 in each contact spring 2 ⁇ / b> A, 2 ⁇ / b> B is disposed in each spring guide groove 32.
  • the extended portion 24 of the spring contact portion 22 is provided with the bending guide groove 34A, While greatly displaced in the formation direction (contact direction Y) of 34B, it is slightly displaced in the depth direction (insertion direction X) of the bending guide grooves 34A and 34B.
  • the extension portion 24 of the spring contact portion 22 can be prevented from being bent and detached from the guide grooves 34A and 34B. Further, the spring contact portions 22 of the contact springs 2A and 2B are guided by the spring guide grooves 32 and the flexure guide grooves 34A and 34B, so that the spring contact portions 22 are displaced in the width direction W so that the contact direction Y It is possible to prevent passing in the width direction W without facing each other.
  • the number of electrodes in the sensor element 11 increases, it is necessary to increase the number of contact springs 2A and 2B.
  • four contact springs 2A and 2B are required corresponding to the electrode terminal portions 112 connected to the four electrodes, and correspond to the electrode terminal portions 112 connected to both ends of the heating element of the heater.
  • Two contact springs 2A and 2B are required.
  • the insulator 3 when the number of contact springs 2 ⁇ / b> A and 2 ⁇ / b> B is increased to six or more, the interval in the width direction W in which the contact springs 2 ⁇ / b> A and 2 ⁇ / b> B are disposed, that is, the width at which the spring guide groove 32 is formed. The interval in the direction W must be reduced. Further, the width W2 of the contact springs 2A and 2B in the width direction W must be reduced.
  • the width W2 of the contact springs 2A and 2B in the width direction W decreases, the rigidity of the contact springs 2A and 2B decreases, and the contact springs 2A and 2B easily swing in the width direction W.
  • the spring contact portions 22 of the contact springs 2A and 2B can swing in the width direction W, and the spring contact portions 22 that are in contact with each other can pass each other in the width direction W. Increases nature.
  • the spring contact portions 22 of the contact springs 2A and 2B are guided by the spring guide grooves 32 but also the spring contact portions 22 of the contact springs 2A and 2B by the bending guide grooves 34A and 34B.
  • the extended portion 24 is guided. Due to the presence of the bending guide grooves 34A and 34B, it is possible to stably guide the elastic deformation of the contact springs 2A and 2B whose width W2 is reduced and rigidity is reduced.
  • each contact spring 2A, 2B is guided only by the spring guide groove 32, when the sensor element 11 contacts the spring contact portion 22, the spring contact portion 22 may fall in the width direction W, or spring contact may occur. Problems such as twisting around the central axis of the portion 22 are likely to occur. If the extension portion 24 of the spring contact portion 22 is to be guided only by the spring guide groove 32, the position where the extension portion 24 of the spring contact portion 22 can be disposed is limited.
  • the contact state between the electrode terminal portion 112 in the sensor element 11 and the spring contact portion 22 of each contact spring 2A, 2B can be stabilized.
  • the second contact spring 2B and the bending guide groove 34B are shown for convenience, but the same applies to the first contact spring 2A and the bending guide groove 34A.
  • the bending guide groove 34 ⁇ / b> B may be formed as a through groove that penetrates the bottom wall portion 302 of the insulator 3, that is, a hole.
  • the extending portion 24 of the contact spring 2B is disposed so as to penetrate the bending guide groove 34B as a through groove, and the end surface 241 of the extending portion 24 is disposed on the base end side X2 relative to the bottom wall portion 302. It may be.
  • the bending guide groove 34 ⁇ / b> B may be formed to separately guide the extending portions 24 of the pair of spring contact portions 22 facing each other.
  • the bending guide groove 34B is formed by being divided at an intermediate position in the contact direction Y.
  • the bending guide groove 34 ⁇ / b> B may be formed independently without being communicated with the spring guide grooves 32 positioned on both sides in the contact direction Y.
  • a portion that bends in a curved shape may be formed at the distal end portion of the extension portion 24 of the spring contact portion 22.

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Abstract

センサ素子と各バネ端子との接触状態を安定させることができるガスセンサを提供する。ガスセンサ（１）は、センサ素子（１１）、複数の接点バネ（２Ａ）及び絶縁碍子（３）を備える。絶縁碍子（３）は、センサ素子（１１）が挿入される素子挿入穴（３１）と、一対の接点バネ（２Ａ）をそれぞれガイドする一対のバネガイド溝（３２）とを有する。一対の接点バネ（２Ａ）のバネ接触部（２２）は、センサ素子（１１）を介して互いに向き合う位置に配置されている。一対のバネガイド溝（３２）は、素子挿入穴（３１）を介して互いに向き合う位置に形成されている。絶縁碍子（３）には、バネガイド溝（３２）が形成された方向に直交する方向に伸びる撓みガイド溝（３４Ａ）が形成されている。撓みガイド溝（３４Ａ）は、互いに向き合う一対のバネガイド溝（３２）に連通されており、互いに向き合う一対のバネ接触部（２２）の延出部（２４）をまとめてガイドする。

Description

ガスセンサ 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年８月１日に出願された日本の特許出願番号２０１６－１５１３６８号に基づくものであり、その記載内容を援用する。
　本開示は、複数の接点バネ及び絶縁碍子を備えるガスセンサに関する。
　内燃機関の排気管内を流れる排ガス中の酸素、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の特定ガス成分の濃度を測定するために用いられるガスセンサとしては、例えば特許文献１に開示されたものがある。特許文献１においては、基端側絶縁碍子に設けられた複数の保持溝の各々には、センサ素子に接触する複数のバネ端子の各々が保持されている。複数のバネ端子には、保持溝の底部に配置される本体部と、本体部から折り返されて、弾性変形した状態でセンサ素子に接触する延出部とが設けられている。基端側絶縁碍子には、センサ素子をガスセンサの軸方向に挿入する収容孔が形成されており、各バネ端子の延出部は、収容孔に挿入されたセンサ素子に接触する。また、保持溝は、収容孔の形成方向に平行に形成されている。
　特許文献１においては、各バネ端子が基端側絶縁碍子の各保持溝に保持された後であって、基端側絶縁碍子の収容孔にセンサ素子が挿入される前の状態において、各バネ端子の延出部の先端に位置する最近接部が各保持溝内に配置されている。この構成により、収容孔内にセンサ素子を挿入する際に、各バネ端子の延出部に倒れ、捩れ等の不具合が生じることが防止されている。
特開２０１５－１４５８３１号公報
　特許文献１のガスセンサにおいて、保持溝の形成方向に垂直な深さ方向は、バネ端子における本体部と延出部とが向き合う方向と平行である。そして、本体部に対して延出部が弾性変形して撓むと、延出部の最近接部は、主に保持溝の深さ方向に変位する。より具体的には、延出部が、延出部の基端部を起点に撓むときには、延出部の最近接部は、保持溝の形成方向にはわずかしか変位しない一方、保持溝の深さ方向へは大きく変位する。そのため、基端側絶縁碍子の収容孔にセンサ素子が挿入されていない状態において、バネ端子の延出部に外力が不意に加わると、延出部同士が、保持溝の形成方向と保持溝の深さ方向とに直交する、幅方向にすれ違うおそれがある。そして、場合によっては、延出部の最近接部が保持溝から外れるおそれがある。
　このバネ端子における延出部の最近接部のすれ違いが生じた場合には、基端側絶縁碍子の収容孔にセンサ素子を挿入する際に、センサ素子によって押される延出部の姿勢が乱れ、延出部が安定して撓むことができない。そのため、センサ素子と各延出部との接触状態にばらつきが生じやすくなる。
　本開示は、センサ素子と各バネ端子との接触状態を安定させることができるガスセンサを提供しようとするものである。
　本開示の一態様は、バネ本体部、及び前記バネ本体部の端部から延びて前記バネ本体部と対向し、ガス濃度を測定するためのセンサ素子に撓みながら接触するバネ接触部を有する一対の接点バネと、
　前記センサ素子が挿入される素子挿入穴、及び前記素子挿入穴に連通されると共に前記素子挿入穴の形成方向に沿って形成され、一対の前記接点バネの前記バネ本体部をそれぞれガイドして保持する一対のバネガイド溝を有する絶縁碍子と、を備え、
　一対の前記接点バネの前記バネ接触部は、前記センサ素子を介して互いに向き合う位置に配置されており、
　一対の前記バネガイド溝は、前記素子挿入穴を介して互いに向き合う位置に形成されており、
　前記絶縁碍子には、互いに向き合う一対の前記バネガイド溝が形成された方向に直交して形成されて前記バネ接触部をガイドする撓みガイド溝が形成されている、ガスセンサにある。
　前記ガスセンサの絶縁碍子は、互いに向き合う一対のバネガイド溝が形成された方向に直交して形成された撓みガイド溝を有する。この撓みガイド溝は、バネ接触部における、バネガイド溝によってガイドされる部分とは異なる部分をガイドするものである。
　絶縁碍子の素子挿入穴にセンサ素子が挿入されていない状態において、バネ接触部が、バネ本体部に繋がる端部を起点に撓むときには、バネ接触部の先端部は、撓みガイド溝の形成方向に大きく変位する一方、撓みガイド溝の深さ方向にはわずかしか変位しない。そのため、この状態において、接点バネのバネ接触部に外力が不意に加わる場合においても、バネ接触部の先端部が撓みガイド溝から外れることを防止することができる。また、接点バネのバネ接触部が、バネガイド溝及び撓みガイド溝によってガイドされることにより、バネ接触部同士が撓みガイド溝の形成方向と撓みガイド溝の深さ方向とに直交する幅方向に位置ずれして、幅方向へすれ違うことを防止することができる。
　絶縁碍子の素子挿入穴にセンサ素子を挿入するときには、各接点バネのバネ接触部がバネガイド溝によってガイドされると共に、各接点バネのバネ接触部が撓みガイド溝によってガイドされる。そして、センサ素子に押されて各接点バネのバネ接触部が撓むときには、特に、撓みガイド溝によって各バネ接触部がガイドされることにより、各バネ接触部の姿勢が安定し、各バネ接触部を安定して撓ませることができる。これにより、センサ素子と各バネ接触部との接触状態を安定させることができる。
　以上のごとく、前記ガスセンサによれば、センサ素子と各接点バネのバネ接触部との接触状態を安定させることができる。
　撓みガイド溝は、絶縁碍子を貫通しない状態で形成されていてもよく、絶縁碍子を貫通する状態で孔として形成されていてもよい。
　本開示の一態様において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を実施形態の内容のみに限定するものではない。
　本開示についての目的、特徴、利点等は、添付の図面を参照する下記の詳細な記述により、より明確になる。本開示の図面を以下に示す。
実施形態１における、ガスセンサの断面図。 実施形態１における、図１のII－II線矢視断面図。 実施形態１における、絶縁碍子の素子挿入穴にセンサ素子が挿入される前の状態を示し、図２のIII－III線矢視断面図。 実施形態１における、絶縁碍子の素子挿入穴にセンサ素子が挿入される前の状態を示し、図２のIV－IV線矢視断面図。 実施形態１における、絶縁碍子の素子挿入穴にセンサ素子が挿入される前の状態を示し、図２のV－V線矢視断面図。 実施形態１における、絶縁碍子に接点バネ及びセンサ素子が配置される前の状態を示し、図１のII－II線矢視に相当する断面図。 実施形態１における、絶縁碍子の素子挿入穴にセンサ素子が配置される前の状態を示し、図１のII－II線矢視に相当する断面図。 実施形態２における、撓みガイド溝の状態を示し、図２のIV－IV線矢視に相当する断面図。 実施形態２における、他の撓みガイド溝の状態を示し、図２のIV－IV線矢視に相当する断面図。 実施形態２における、他の撓みガイド溝の状態を示し、図２のIV－IV線矢視に相当する断面図。
　以下に、上述したガスセンサの実施形態につき、図１～図７を参照して説明する。
＜実施形態１＞
　本形態のガスセンサ１は、図１に示すように、ガス濃度を測定するためのセンサ素子１１と、センサ素子１１に接触する一対の接点バネ２Ａ，２Ｂと、接点バネ２Ａ，２Ｂを保持する絶縁碍子３とを備える。接点バネ２Ａ，２Ｂは、図２～図４に示すように、バネ本体部２１及びバネ接触部２２を有する。バネ接触部２２は、バネ本体部２１の端部から延びてバネ本体部２１と対向し、撓みながらセンサ素子１１に接触する部分である。
　ここで、図３、図４は、一対の接点バネ２Ａ，２Ｂ及び絶縁碍子３を示す。同各図においては、絶縁碍子３の素子挿入穴３１に挿入されるセンサ素子１１、及びセンサ素子１の挿入時に撓む（弾性変形する）各接点バネ２Ａ，２Ｂを、二点鎖線によって示す。
　絶縁碍子３は、センサ素子１１が挿入される素子挿入穴３１と、一対の接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ本体部２１をそれぞれガイドして保持する一対のバネガイド溝３２と、一対の接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ本体部２１から延設されたバネ延設部２３がそれぞれ挿通される一対のバネ挿通穴３３とを有する。バネガイド溝３２は、素子挿入穴３１に連通されると共に素子挿入穴３１の形成方向に沿って形成されている。
　図２～図４に示すように、一対の接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２は、センサ素子１１を介して互いに向き合う位置に配置されている。一対のバネガイド溝３２は、素子挿入穴３１を介して互いに向き合う位置に形成されている。絶縁碍子３には、バネガイド溝３２が形成された方向に直交する方向に伸びる撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂが形成されている。撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂは、底面３４１に形成された溝又は貫通溝によって、互いに向き合う一対のバネ接触部２２の延出部２４を、互いに向き合う一対のバネガイド溝３２によって規制するバネ撓み方向と同じ方向に撓みを規制するものである。
　図５に示すように、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの幅Ｗ１は、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂ内に配置された、バネ接触部２２の延出部２４の幅（直径）Ｗ２の１倍超過２倍未満である。ここで、「撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの幅Ｗ１」とは、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの形成方向及び深さ方向に直交する幅方向の幅のことをいい、「バネ接触部２２の延出部２４の幅」とは、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの幅方向に沿った幅のことをいう。
　なお、図５は、複数の接点バネ２Ａ，２Ｂ及び絶縁碍子３を示す。
　次に、本形態のガスセンサ１につき、さらに詳説する。
（ガスセンサ１）
　図１に示すように、本形態のガスセンサ１は、車両の内燃機関の排気管等に配置され、排気管等を流れる排ガスＧ中の酸素の濃度、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の特定ガス成分の濃度等を測定するために用いられる。また、ガスセンサ１は、内燃機関の空燃比を測定するために用いるものであってもよい。
　図１、図２に示すように、本形態のガスセンサ１においては、センサ素子１１が素子挿入穴３１に挿入される方向を挿入方向Ｘという。また、素子挿入穴３１の開口側を挿入方向Ｘの先端側Ｘ１といい、先端側Ｘ１の反対側を基端側Ｘ２という。先端側Ｘ１は、センサ素子１１が排ガスＧに晒される側となる。また、挿入方向Ｘに直交してセンサ素子１１にバネ接触部２２が接触する方向を接触方向Ｙといい、挿入方向Ｘ及び接触方向Ｙに直交する方向を幅方向Ｗという。
　バネガイド溝３２の形成方向と、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの深さ方向とは、同じ方向であり、挿入方向Ｘと平行である。バネガイド溝３２の深さ方向と、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの形成方向とは、同じ方向であり、挿入方向Ｘに垂直であって接触方向Ｙに平行である。
　図１に示すように、ガスセンサ１は、センサ素子１１、接点バネ２Ａ，２Ｂ及び絶縁碍子３の他に、ガスセンサ１を内燃機関の排気管等に取り付けるためのハウジング１３、センサ素子１１をハウジング１３に固定するための保持体１２、ハウジング１３の先端側Ｘ１に取り付けられた先端側カバー１４Ａ，１４Ｂ、ハウジング１３の基端側Ｘ２に取り付けられた基端側カバー１５等を備える。
　保持体１２の中心軸部には、センサ素子１１を挿通させる挿通穴１２１が形成されている。センサ素子１１は、保持体１２の挿通穴１２１に挿通され、挿通穴１２１の基端側Ｘ２に設けられた凹部にタルク１２２が充填されることにより、保持体１２に保持されている。
　先端側カバー１４Ａ，１４Ｂは、センサ素子１１の先端部に形成された、ガス濃度を測定するためのガス検知部１１１を覆う内側カバー１４Ａと、内側カバー１４Ａを覆う外側カバー１４Ｂとによって構成されている。内側カバー１４Ａ及び外側カバー１４Ｂには、排ガスＧが流通する流通孔１４１が形成されている。
　基端側カバー１５は、絶縁碍子３を覆っており、基端側カバー１５には、センサ素子１１の基端部へ大気Ａを導くための通気孔１５１が形成されている。基端側カバー１５内には、基端側カバー１５内に絶縁碍子３を保持するための板バネ１６が配置されている。
（センサ素子１１）
　図１に示すように、センサ素子１１のガス検知部１１１は、保持体１２の先端側Ｘ１に突出しており、先端側カバー１４Ａ，１４Ｂによって覆われている。ガス検知部１１１には、酸素イオン伝導性を有する板状の固体電解質体の両主面に、４つの電極が分散して配置されている。電極には、固体電解質体の一方の主面に接して設けられた、排ガスＧが導入される排ガス室内に配置されたものがある。また、電極には、固体電解質体の他方の主面に接して設けられた、大気Ａが導入される大気室内に配置されたものがある。排ガス室及び大気室は、絶縁体によって囲まれて形成されている。
　センサ素子１１は長尺形状に形成されている。センサ素子１１には、固体電解質体及び一対の電極を加熱するためのヒータが内蔵されている。ヒータは、通電によって発熱する発熱体と、発熱体を埋設するセラミック基板とによって構成されている。固体電解質体、絶縁体及びヒータ基板は互いに積層されている。
　図１に示すように、センサ素子１１の基端部は、保持体１２の基端側Ｘ２に突出している。図２、図５に示すように、センサ素子１１の基端部には、４つの電極及び発熱体の両端のそれぞれに繋がる電極端子部１１２が形成されている。本形態のセンサ素子１１には、互いに平行な面に３つずつ電極端子部１１２が形成されている。接点バネ２Ａ，２Ｂは、絶縁碍子３に保持された状態で、センサ素子１１の両側に３つずつ配置されている。
　図２に示すように、絶縁碍子３には、４つの第１接点バネ２Ａと、２つの第２接点バネ２Ｂとが配置されている。そして、各接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２は、各電極端子部１１２にそれぞれ接触している。センサ素子１１は、絶縁碍子３の素子挿入穴３１に挿入された状態で、互いに向き合う３組の接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２の間に挟持されている。
（接点バネ２Ａ，２Ｂ）
　図１に示すように、各接点バネ２Ａ，２Ｂにおけるバネ本体部２１のバネ延設部２３には、各接続端子２７を介して各リード線２６が接続されている。センサ素子１１の４つの電極及び発熱体の両端は、各接点バネ２Ａ，２Ｂ、各接続端子２７及び各リード線２６を経由して、ガスセンサ１の外部に配置された制御装置に接続される。また、各リード線２６は、基端側カバー１５内に配置されたブッシュ１７によって基端側カバー１５内に保持されている。
　図２、図５に示すように、本形態の絶縁碍子３には、３組の一対の接点バネ２Ａ，２Ｂが保持されている。接点バネ２Ａ，２Ｂには、センサ素子１１の接触方向Ｙの両側においてそれぞれ幅方向Ｗに３つずつ並ぶ接点バネ２Ａ，２Ｂのうちの外側に位置する第１接点バネ２Ａと、外側の第１接点バネ２Ａの間に位置する第２接点バネ２Ｂとがある。絶縁碍子３には、２組の一対の第１接点バネ２Ａと一対の第２接点バネ２Ｂとが保持されている。
　なお、接点バネの全てを対によって構成する必要はなく、接点バネの中には対にならないものが含まれていてもよい。接点バネは、例えば、２組一対の接点バネと、１つの接点バネとを有する合計５つとすることもできる。
　各接点バネ２Ａ，２Ｂは、耐熱性を向上させるために、Ｎｉ（ニッケル）合金材等の耐熱バネ材料から構成されている。耐熱バネ材料には、ニッケル基を含有する超合金であるインコネル（登録商標）等がある。また、各接点バネ２Ａ，２Ｂは、ＳＵＳ材（ステンレス鋼材）から構成することもできる。
　図２～図４に示すように、各接点バネ２Ａ，２Ｂにおけるバネ本体部２１とバネ延設部２３との間には、基端側カバー１５内にブッシュ１７及び各リード線２６をかしめるとき、及び排気管等へガスセンサ１を取り付けるとき等に、リード線２６から各接点バネ２Ａ，２Ｂに作用する力を緩和するためのバネ屈曲部２５Ａ，２５Ｂが形成されている。
　第１接点バネ２Ａのバネ屈曲部２５Ａは、バネ本体部２１に直交する方向に屈曲すると共にバネ本体部２１の中心軸線の回りに捩られた形状に形成されている。第２接点バネ２Ｂの屈曲部２５Ｂは、接触方向Ｙに向かってＵ形状に膨らんで形成されている。
　各接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ本体部２１は、挿入方向Ｘに沿って形成されており、挿入方向Ｘに沿って形成された、絶縁碍子３のバネガイド溝３２内に配置されている。
　図３、図４に示すように、各接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２は、バネ本体部２１の先端側Ｘ１の端部から基端側Ｘ２に折り返されて形成されている。バネ接触部２２は、バネ本体部２１から折り返され、先端側Ｘ１から基端側Ｘ２に向かうに連れてセンサ素子１１に近づくよう傾斜する根元部２２１と、根元部２２１に繋がり、先端側Ｘ１から基端側Ｘ２に向かうに連れてセンサ素子１１から離れるよう傾斜する延出部２４と、根元部２２１と延出部２４との間に位置してセンサ素子１１の電極端子部１１２に接触する接点部２２２と、バネ本体部２１と根元部２２１とを接続する接続部２２３とを有する。
　接続部２２３は、バネ本体部２１に対して根元部２２１を折り返すために曲線状に屈曲している。バネ接触部２２がセンサ素子１１に接触するときには、接続部２２３と根元部２２１との両方が撓む、言い換えれば弾性変形する。
　根元部２２１は、絶縁碍子３のバネガイド溝３２内に配置されている。接点部２２２は、バネ接触部２２の撓みによるバネ力（弾性変形復帰力）が付与されて、センサ素子１１の電極端子部１１２に接触する。延出部２４は、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂ内に配置されるよう直線状に伸びて形成されている。撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂ内には、延出部２４の端面２４１が配置されている。端面２４１とは、屈曲形成された各接点バネ２Ａ，２Ｂの最も端に位置する部分のことをいう。
　各接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ延設部２３は、各バネ屈曲部２５Ａ，２５Ｂを介して各バネ本体部２１に繋がっている。各バネ延設部２３は、バネ本体部２１と平行に挿入方向Ｘに沿って形成されている。バネ延設部２３は、絶縁碍子３のバネ挿通穴３３内に挿通された状態で、絶縁碍子３の基端側Ｘ２に引き出されている。
　各接点バネ２Ａ，２Ｂは、センサ素子１１の電極端子部１１２の小型化及び多接点化を図るために、断面が円形状のバネ線材を折り曲げ加工することによって形成されている。各接点バネ２Ａ，２Ｂをバネ線材から形成することにより、任意の方向への折り曲げ加工が容易になる。各接点バネ２Ａ，２Ｂは、バネ線材から形成する以外にも、断面が矩形状の板材によって形成することもできる。各接点バネ２Ａ，２Ｂを、矩形状の板材によって形成する場合には、板材の断面におけるアスペクト比は、１：１～１：２の範囲内で設定することができる。矩形状の板材による各接点バネ２Ａ，２Ｂは、断面における幅が広い辺が、幅方向Ｗに配置される。
（絶縁碍子３）
　図３、図４、図６に示すように、絶縁碍子３において、素子挿入穴３１、複数のバネガイド溝３２及び複数の撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂは、絶縁碍子３の挿入方向Ｘの先端側Ｘ１から基端側Ｘ２へ陥没する凹部によって形成されている。素子挿入穴３１、複数のバネガイド溝３２及び複数の撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂが形成されることによって、絶縁碍子３には、環状の側壁部３０１と、側壁部３０１の基端側に位置する底壁部３０２とが形成されている。
（素子挿入穴３１及びバネガイド溝３２）
　図６に示すように、素子挿入穴３１は、絶縁碍子３の中心部において挿入方向Ｘに沿って形成されている。絶縁碍子３には、６つのバネガイド溝３２が挿入方向Ｘに平行な状態で形成されている。素子挿通穴３１には、接触方向Ｙの両側からバネガイド溝３２が３つずつ連通されている。絶縁碍子３には、３つの撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂが、接触方向Ｙに平行な状態で形成されている。絶縁碍子３には、６つのバネ挿通穴３３が、各撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂに連通されると共に底壁部３０２を挿入方向Ｘに貫通して形成されている。
（撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂ）
　図６、図７に示すように、本形態の撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂは、接触方向Ｙの両側に位置するバネガイド溝３２を連通するよう、接触方向Ｙに連続して形成されている。また、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂは、接触方向Ｙの両側に３つずつ形成されたバネガイド溝３２を連通するよう３つ形成されている。３つの撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂのうちの外側の２つの撓みガイド溝３４Ａには、センサ素子１１を介して互いに対向する２組の一対の第１接点バネ２Ａのバネ接触部２２の延出部２４が配置される。３つの撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂのうちの真ん中の撓みガイド溝３４Ｂには、センサ素子１１を介して互いに対向する一対の第２接点バネ２Ｂのバネ接触部２２の延出部２４が配置される。２つの撓みガイド溝３４Ａの両端部には、第１接点バネ２Ａのバネ屈曲部２５Ａが配置される傾斜溝３５が連通されている。
　図３～図５に示すように、本形態の撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの幅方向Ｗの幅Ｗ１は、バネガイド溝３２の幅方向Ｗの幅と同じである。バネガイド溝３２の挿入方向Ｘにおける形成長さ及び形成箇所と、素子挿入穴３１の挿入方向Ｘにおける形成長さ及び形成箇所とは同じである。一方、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂは、素子挿入穴３１及びバネガイド溝３２の挿入方向Ｘの基端側Ｘ２に隣接する位置に形成されている。撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂは、素子挿入穴３１の基端側Ｘ２に隣接する位置にも形成されていることにより、バネガイド溝３２と区別することができる。図３、図４においては、バネガイド溝３２と撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂとの境界を破線Ｈによって示す。
　なお、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの幅方向Ｗの幅Ｗ１と、バネガイド溝３２の幅方向Ｗの幅とは異なっていてもよい。
　図３に示すように、センサ素子１１を介して互いに対向する一対の第１接点バネ２Ａにおけるバネ接触部２２の延出部２４の端面２４１は、センサ素子１１よりも基端側Ｘ２において、撓みガイド溝３４Ａ内に配置されている。また、図４に示すように、センサ素子１１を介して互いに対向する一対の第２接点バネ２Ｂにおけるバネ接触部２２の延出部２４の端面２４１は、センサ素子１１よりも基端側Ｘ２において、撓みガイド溝３４Ｂ内に配置されている。
　絶縁碍子３の素子挿入穴３１にセンサ素子１１が挿入される前の状態において、各バネ接触部２２の延出部２４の端面２４１は、素子挿入穴３１の基端側Ｘ２に位置する、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂにおける接触方向Ｙの中心部分に配置されている。そして、素子挿入穴３１にセンサ素子１１が挿入されるときに、センサ素子１１によって押される各バネ接触部２２の延出部２４の端面２４１は、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂ内において接触方向Ｙの外方へスライドする。
　図５に示すように、各撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの幅方向Ｗの幅Ｗ１は、各接点バネ２Ａ，２Ｂにおけるバネ接触部２２の延出部２４の幅（直径）Ｗ２の１～１．５倍、好ましくは１．１～１．４倍の範囲内にある。バネ接触部２２の延出部２４が撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂ内に配置されるためには、幅Ｗ１が幅Ｗ２の１倍よりも大きい必要がある。また、バネ接触部２２の延出部２４が幅方向Ｗに重なって撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂ内に配置されないためには、幅Ｗ１が幅Ｗ２の２倍よりも小さい必要がある。幅Ｗ１を幅Ｗ２の１．５倍よりも小さくすることにより、各撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂによって各バネ接触部２２の延出部２４をガイドする際に、この延出部２４に幅方向Ｗへのふらつきが生じにくくすることができる。
　図３、図４に示すように、各接点バネ２Ａ，２Ｂにおけるバネ接触部２２の延出部２４の端面２４１と、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの底面３４１との間には、底面３４１への端面２４１の接触を回避するための隙間Ｃが形成されている。隙間Ｃの大きさは、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの深さとの関係で決定される。撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの挿入方向Ｘの深さは、バネ接触部２２の延出部２４が、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂ内をその形成方向に沿ってスライドする際に、延出部２４の端面２４１が撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの底面３４１に接触せず、かつ延出部２４の端面２４１が撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂから外れない深さにする。また、隙間Ｃの大きさ（深さ）は、バネ接触部２２の延出部２４が、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂ内をその形成方向に沿ってスライドする際に、延出部２４の端面２４１が撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの底面３４１に接触しない大きさにする。
　本形態の撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂが形成された絶縁碍子３は、各接点バネ２Ａ，２Ｂが配置された絶縁碍子３に、センサ素子１１を挿入する際に効果を発揮する。
（センサ素子１１の挿入前）
　図３、図４、図７に示すように、ガスセンサ１の組付時において、４つの第１接点バネ２Ａ及び２つの第２接点バネ２Ｂが絶縁碍子３に保持され、絶縁碍子３の素子挿入穴３１にセンサ素子１１が挿入されていない状態においては、互いに向き合う一対の第１接点バネ２Ａにおけるバネ接触部２２の接点部２２２同士、及び互いに向き合う一対の第２接点バネ２Ｂにおけるバネ接触部２２の接点部２２２同士が、素子挿入穴３１内において互いに接触する。
　この状態において、各接点バネ２Ａ，２Ｂにおけるバネ接触部２２の延出部２４は、各撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂ内に配置されている。また、各接点バネ２Ａ，２Ｂにおけるバネ本体部２１及びバネ接触部２２の一部は、各バネガイド溝３２内に配置されている。
　各接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２が、何らかの外力を受けて、バネ本体部２１に繋がる端部を起点に撓むときには、バネ接触部２２の延出部２４は、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの形成方向（接触方向Ｙ）に大きく変位する一方、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの深さ方向（挿入方向Ｘ）にはわずかしか変位しない。
　そのため、各接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２に外力が不意に加わる場合においても、バネ接触部２２の延出部２４が撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂから外れることを防止することができる。また、各接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２が、バネガイド溝３２及び撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂによってガイドされることにより、バネ接触部２２同士が幅方向Ｗに位置ずれして、接触方向Ｙに対向せずに幅方向Ｗへすれ違うことを防止することができる。
　また、センサ素子１１における電極の数が増加すると、接点バネ２Ａ，２Ｂの数も増加させる必要が生じる。本形態のセンサ素子１１においては、４つの電極に繋がる電極端子部１１２に対応して、４つの接点バネ２Ａ，２Ｂが必要になり、ヒータの発熱体の両端に繋がる電極端子部１１２に対応して、２つの接点バネ２Ａ，２Ｂが必要になる。
　そして、絶縁碍子３においては、接点バネ２Ａ，２Ｂが配置される数が６つ以上に多くなると、接点バネ２Ａ，２Ｂが配置される幅方向Ｗの間隔、すなわちバネガイド溝３２が形成される幅方向Ｗの間隔を小さくせざるを得なくなる。また、接点バネ２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗの幅Ｗ２を小さくせざるを得なくなる。
　接点バネ２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗの幅Ｗ２が小さくなると、接点バネ２Ａ，２Ｂの剛性が下がって、接点バネ２Ａ，２Ｂが幅方向Ｗに振れやすくなる。そして、センサ素子１１が挿入される前の絶縁碍子３においては、接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２が幅方向Ｗに振れて、互いに接触するバネ接触部２２同士が幅方向Ｗにすれ違う可能性が高まる。
　そこで、本形態の絶縁碍子３においては、バネガイド溝３２によって接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２をガイドするだけでなく、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂによって、接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２の延出部２４をガイドする。この撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの存在により、幅Ｗ２が小さくなって剛性が下がった接点バネ２Ａ，２Ｂの弾性変形を安定してガイドすることが可能になる。
（センサ素子１１の挿入時）
　図３、図４に示すように、絶縁碍子３の素子挿入穴３１にセンサ素子１１を挿入するときには、各接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２が各バネガイド溝３２によってガイドされると共に、各接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２の延出部２４が各撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂによってガイドされる。そして、センサ素子１１によって押されて各接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２が撓むときには、特に、各撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂによって各バネ接触部２２の延出部２４がガイドされることにより、各バネ接触部２２の姿勢が安定し、各バネ接触部２２を安定して撓ませることができる。
　仮に、各接点バネ２Ａ，２Ｂがバネガイド溝３２のみによってガイドされる場合には、センサ素子１１がバネ接触部２２に接触する際に、バネ接触部２２が、幅方向Ｗに倒れたり、バネ接触部２２の中心軸線の回りに捩れたりする不具合が生じやすくなる。バネ接触部２２の延出部２４をバネガイド溝３２のみによってガイドしようとすると、バネ接触部２２の延出部２４を配置することができる位置が制限される。具体的には、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂが存在しないと、絶縁碍子３の素子挿入穴３１にセンサ素子１１が挿入される前の状態において、素子挿入穴３１の基端側Ｘ２に、バネ接触部２２の延出部２４を配置することができない。
　本形態のガスセンサ１においては、絶縁碍子３に撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂを形成することによって、バネ接触部２２の延出部２４を配置することができる位置の制限が緩和される。これにより、各バネ接触部２２が撓む（弾性変形する）ときの姿勢が安定し、センサ素子１１における電極端子部１１２と各バネ接触部２２との接触状態を安定させることができる。
　以上のごとく、本形態のガスセンサ１によれば、センサ素子１１における電極端子部１１２と各接点バネ２Ａ，２Ｂのバネ接触部２２との接触状態を安定させることができる。
＜実施形態２＞
　本形態は、撓みガイド溝３４Ａ，３４Ｂの他の形態を示す。本形態においては、便宜的に、第２接点バネ２Ｂ及び撓みガイド溝３４Ｂについて示すが、第１接点バネ２Ａ及び撓みガイド溝３４Ａについても同様である。
　撓みガイド溝３４Ｂは、例えば、図８に示すように、絶縁碍子３の底壁部３０２を貫通する貫通溝、すなわち孔として形成されていてもよい。この場合、接点バネ２Ｂの延出部２４は、貫通溝としての撓みガイド溝３４Ｂを貫通して配置され、延出部２４の端面２４１は、底壁部３０２よりも基端側Ｘ２に配置されていてもよい。
　また、撓みガイド溝３４Ｂは、図９に示すように、互いに向き合う一対のバネ接触部２２の延出部２４を別々にガイドするよう形成されていてもよい。この場合、撓みガイド溝３４Ｂは、接触方向Ｙの中間位置で分断して形成される。
　また、撓みガイド溝３４Ｂは、図１０に示すように、接触方向Ｙの両側に位置するバネガイド溝３２とは連通されずに、独立して形成されていてもよい。
　また、バネ接触部２２の延出部２４の先端部には、曲線状に屈曲する部分が形成されていてもよい。
　なお、本開示は、実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態に適用することが可能である。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形例をも包含する。

Claims (8)

  1. 　バネ本体部（２１）、及び前記バネ本体部の端部から延びて前記バネ本体部と対向し、ガス濃度を測定するためのセンサ素子（１１）に撓みながら接触するバネ接触部（２２）を有する一対の接点バネ（２Ａ，２Ｂ）と、
    　前記センサ素子が挿入される素子挿入穴（３１）、及び前記素子挿入穴に連通されると共に前記素子挿入穴の形成方向に沿って形成され、一対の前記接点バネの前記バネ本体部をそれぞれガイドして保持する一対のバネガイド溝（３２）を有する絶縁碍子（３）と、を備え、
    　一対の前記接点バネの前記バネ接触部は、前記センサ素子を介して互いに向き合う位置に配置されており、
    　一対の前記バネガイド溝は、前記素子挿入穴を介して互いに向き合う位置に形成されており、
    　前記絶縁碍子には、互いに向き合う一対の前記バネガイド溝が形成された方向に直交して形成されて前記バネ接触部をガイドする撓みガイド溝（３４Ａ，３４Ｂ）が形成されている、ガスセンサ。
  2. 　撓みガイド溝は、互いに向き合う一対の前記バネガイド溝に連通されており、互いに向き合う一対の前記バネ接触部における延出部（２４）をまとめてガイドするよう構成されている、請求項１に記載のガスセンサ。
  3. 　前記センサ素子が前記素子挿入穴に挿入される方向を挿入方向（Ｘ）とし、前記素子挿入穴の開口側を前記挿入方向の先端側（Ｘ１）とすると共に、前記先端側の反対側を基端側（Ｘ２）としたとき、
    　前記撓みガイド溝は、前記素子挿入穴の前記基端側に隣接する位置を含んで形成されている、請求項１又は２に記載のガスセンサ。
  4. 　前記センサ素子は、前記素子挿入穴に挿入された状態で、互いに向き合う一対の前記バネ接触部の間に挟持されており、
    　一対の前記バネ接触部における延出部は、前記センサ素子よりも前記基端側において、前記撓みガイド溝内に配置されている、請求項３に記載のガスセンサ。
  5. 　前記バネ接触部は、前記センサ素子に接触する接点部（２２２）を有しており、前記延出部は、前記接点部から直線状に伸びて形成されており、
    　前記撓みガイド溝内には、前記延出部の端面（２４１）が配置されている、請求項４に記載のガスセンサ。
  6. 　前記延出部の端面と、前記撓みガイド溝の底面（３４１）との間には隙間（Ｃ）が形成されている、請求項５に記載のガスセンサ。
  7. 　前記撓みガイド溝の幅（Ｗ１）は、前記バネ接触部における延出部の幅（Ｗ２）の１倍超過２倍未満の範囲内にある、請求項１～６のいずれか１項に記載のガスセンサ。
  8. 　前記撓みガイド溝の幅は、前記延出部の幅の１倍超過１．５倍未満の範囲内にある、請求項７に記載のガスセンサ。
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