JP2000193630A - ガスセンサ及びガスセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックセパレータのケーシング内での固
定状態を長期に渡って良好に維持でき、また長時間高温
にさらされてもセラミックセパレータのがたつき等を生
じにくいガスセンサを提供する。 【解決手段】 ガスセンサ１においては、金属弾性部材
７４が、カバー部材１６とケーシング１４との間で、セ
ラミックセパレータ１８に対する適度な挾圧保持力を生
じさせてがたつきを防止し、その固定・保持をより確実
なものとする。また、自身の弾性変形により、セラミッ
クセパレータ１８のセパレータ側支持部に過度な挾圧力
が作用することを抑制し、ひいてはそれによるセラミッ
クセパレータの割れや欠けを防止する役割を果たす。ま
た、係合凸部７４ａにより、リング状の金属弾性部材７
４をセラミックセパレータ１８に予め組み付けて一体化
しておき、そのセラミックセパレータ１８をケーシング
１４あるいはカバー部材１６に組み付けるようにしたの
で、センサ組立工程を能率化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素センサ、ＨＣ
センサ、ＮＯ_Ｘセンサなど、測定対象となるガス中の被
検出成分を検出するためのガスセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上述のようなガスセンサとし
て、被検出成分を検出する検出部が先端に形成された棒
状ないし筒状の検出素子を、金属製のケーシングの内側
に配置した構造のものが知られている。例えば酸素セン
サの場合、ジルコニア等の固体電解質セラミックで構成
された軸状の酸素検出素子を、先端の検出部が突出した
形でケーシング内に配し、検出部が被測定ガスに触れる
に伴い素子に発生するセンサ出力をリード線を介して外
部に取り出す。

【０００３】例えば、一般の多くの酸素センサにおいて
は、酸素検出素子を収容するケーシングの後端側（検出
部と反対側）に、基準ガスとしての大気をケーシング内
に導入するための気通部を有したカバー部材が組み付け
られる。リード線は、カバー部材内に配置されたセラミ
ックセパレータ内を貫通し、さらにカバー部材の後端開
口部に嵌め込まれたシール用のゴムグロメットを貫いて
引き出される。

【０００４】ところで、従来の酸素センサにおいては、
例えば外周面にフランジ部を設けたセラミックセパレー
タをケーシング内に挿入し、そのフランジ部とケーシン
グの開口端との間にゴムリングを配置して、さらにその
外側を筒状のカバー部材で被うようにした構造のものが
多い。この場合、例えばカバー部材に段付き部などの支
持部を設け、カバー部材をケーシングに対して軸方向に
押し付けることにより、セパレータのフランジ部をケー
シング端面とカバー部材の支持部との間で挾圧し、その
状態でカバー部材をケーシングに対してかしめることに
より固定がなされる。このとき、上記ゴムリングは、そ
の弾性力によりセラミックセパレータをカバー部材とケ
ーシングの間に挾圧保持力を生じさせて、該セパレータ
のケーシング内でのがたつきを防止する役割を果たす。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造においてはゴムリングを使用するため耐熱性の限度が
低く、例えば加熱冷却のサイクルを繰返した場合にゴム
リングが弾性力を失い、がたつき防止の効果が低下し
て、衝撃力が作用したときにセラミックセパレータに割
れや欠け等が生じたりしやすくなり、ひいては酸素セン
サの寿命低下につながる問題がある。

【０００６】本発明の課題は、セラミックセパレータの
ケーシング内での固定状態を長期に渡って良好に維持で
き、また長時間高温にさらされてもセラミックセパレー
タのがたつき等を生じにくいガスセンサと、その製造方
法とを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために、本発明のガスセンサの第一の構成
は、軸状の検出素子と、その検出素子の先端に形成され
た検出部を突出させた状態で、該検出素子を収容する筒
状のケーシングと、そのケーシングに対し同軸的に設け
られるとともに、該ケーシングの後端部に形成されたケ
ーシング側支持部において直接又は他部材を介して間接
的に支持され、検出素子からの各リード線がそれぞれ挿
通される複数のリード線挿通孔が軸方向に貫通して形成
されるセラミックセパレータと、ケーシングと同軸的に
配置され、リード線が自身の後方外側に延びることを許
容しつつ、セラミックセパレータを外側から覆った状態
でケーシングに対し後方側から連結されるカバー部材
と、そのカバー部材とセラミックセパレータとの間、及
びケーシング側支持部とセラミックセパレータとの間の
少なくともいずれかに圧縮状態で配置され、カバー部材
とケーシング側支持部との間において、セラミックセパ
レータに対する挾圧保持力を生じさせる金属弾性部材と
を備え、その金属弾性部材は、セラミックセパレータの
外側に周方向に沿って配置されるとともに、その内周面
側には、セラミックセパレータの外周面に向けて突出
し、その突出方向における先端部が外周面と係合する係
合凸部が形成されていることを特徴とする。

【０００８】上記のガスセンサは、以下に示す本発明の
ガスセンサの製造方法の第一により製造することができ
る。すなわち、金属弾性部材の内側にセラミックセパレ
ータを軸線方向の一方の端部側から嵌め込んで係合凸部
を該セラミックセパレータの外周面に係合させることに
より、それら金属弾性部材とセラミックセパレータとを
一体化する。そして、その金属弾性部材が一体化された
セラミックセパレータをケーシング又はカバー部材に組
み付ける。

【０００９】軸状の検出素子と、その検出素子の先端に
形成された検出部を突出させた状態で、該検出素子を収
容する筒状のケーシングと、そのケーシングに対し同軸
的に設けられるとともに、該ケーシングの後端部に形成
されたケーシング側支持部において直接又は他部材を介
して間接的に支持され、検出素子からの各リード線がそ
れぞれ挿通される複数のリード線挿通孔が軸方向に貫通
して形成されるセラミックセパレータと、ケーシングと
同軸的に配置され、リード線が自身の後方外側に延びる
ことを許容しつつ、セラミックセパレータを外側から覆
った状態でケーシングに対し後方側から連結されるカバ
ー部材と、そのカバー部材とセラミックセパレータとの
間に圧縮状態で配置され、カバー部材とケーシング側支
持部との間において、セラミックセパレータに対する挾
圧保持力を生じさせる金属弾性部材とを備え、その金属
弾性部材は、カバー部材の内面に一体化されたことを特
徴とする。

【００１０】上記のガスセンサは、以下に示す本発明の
ガスセンサの製造方法の第二により製造することができ
る。すなわち、金属弾性部材をカバー部材の内周面に一
体化し、その金属弾性部材が一体化されたカバー部材を
セラミックセパレータに組み付ける。

【００１１】上記本発明のガスセンサの第一及び第二の
構成においては、金属弾性部材が、カバー部材とケーシ
ングとの間で、セラミックセパレータに対する適度な挾
圧保持力を生じさせてがたつきを防止し、その固定・保
持をより確実なものとする。また、酸素センサの組立時
等において自身の弾性変形により、セラミックセパレー
タのセパレータ側支持部に過度な挾圧力が作用すること
を抑制し、ひいてはそれによるセラミックセパレータの
割れや欠けを防止する役割を果たす。そして、金属弾性
部材は、その構成材質が金属であることから耐熱性に優
れ、高温で厳しい使用環境下でもセラミックセパレータ
のがたつき防止効果を長期に渡って良好に維持すること
ができる。

【００１２】他方、近年は自動車産業の隆盛に伴い酸素
センサに対する需要も増え、かつ価格低下に対する要望
も年々強まりつつある。酸素センサをはじめとするガス
センサは、自動車用電装部品の中でも部品点数が多く、
組立工程の簡略化を如何にして図るかが製造コスト削減
の重要な鍵を握っている。そのためには、組立工程の自
動化など生産設備側の技術改良も必要であるが、工数削
減に有利なセンサ構造を工夫することも重要である。

【００１３】上記本発明のガスセンサの製造方法の第一
によれば、内周側に形成された係合凸部により、例えば
リング状の金属弾性部材をセラミックセパレータに予め
組み付けて一体化しておき、その金属弾性部材の一体化
されたセラミックセパレータをケーシングあるいはカバ
ー部材に組み付けるようにしたので、多数のガスセンサ
の組立てを行う際に、金属弾性部材のセラミックセパレ
ータへの組付けと、セパレータのケーシングあるいはカ
バー部材への組付けとを並列的に行うことができる。そ
の結果、組立工程を大幅に能率化することができる。ま
た、セラミックセパレータに組み付けた金属弾性部材の
脱落も生じにくく、組立の作業性が良好である。

【００１４】また、上記本発明のガスセンサの製造方法
の第二によれば、金属弾性部材をカバー部材の内周面に
一体化し、その金属弾性部材が一体化されたカバー部材
をセラミックセパレータに組み付けるようにしたので、
多数のガスセンサの組立てを行う際に、金属弾性部材の
カバー部材への組付けと、セパレータのカバー部材への
組付けとを並列的に行うことができる。その結果、組立
工程を大幅に能率化することができる。

【００１５】上記本発明のガスセンサは、ケーシングの
後方側においてこれと一体的に設けられ、ケーシング内
に外気を導くための第一気体導入孔が形成された第一フ
ィルタ保持部と、その第一フィルタ保持部の内側又は外
側に設けられ、ケーシング内に外気を導くための第二気
体導入孔が形成された第二フィルタ保持部と、それら第
一及び第二フィルタ保持部の間において第一及び第二気
体導入孔を塞ぐ形態で配置され、液体の透過は阻止し気
体の透過は許容するフィルタとを備え、第一フィルタ保
持部が、ケーシングとは別体の筒状体として該ケーシン
グに対し後方側から連結されるものとして構成できる。

【００１６】セラミックセパレータには、その外周面か
ら突出してセパレータ側支持部を形成することができ
る。該セパレータ側支持部は例えばセラミックセパレー
タの周方向に沿うフランジ状に形成できる。また、金属
弾性部材は、セラミックセパレータに外挿され、カバー
部材とセパレータ側支持部との間、及びケーシング側支
持部とセパレータ側支持部との間の少なくともいずれか
に圧縮状態で配置されるばね座金とすることができる。
金属弾性部材をこのようなばね座金とすることで、セラ
ミックセパレータに対するその組付けを極めて簡単に行
うことができ、また弾性力も充分に確保することができ
る。なお、具体的にはばね座金として波型座金、すなわ
ちリング周方向において軸方向の波型のうねりを形成し
た座金を使用することができる。これにより、セラミッ
クセパレータに対し、軸線回りに比較的均一な挾圧力を
生じさせることができ、セラミックセパレータをより安
定的に支持することができる。

【００１７】このような構造のガスセンサは、以下のよ
うな方法にて製造できる。まず、ケーシングに組付ける
前の状態で、第一フィルタ保持部の外側にフィルタ及び
第二フィルタ保持部をこの順序で配置し、その状態で加
締部を形成することにより、第二フィルタ保持部及びフ
ィルタを第一フィルタ保持部に組み付けてフィルタアセ
ンブリとなす。このフィルタアセンブリをカバー部材と
して、これにグロメットを予め組み付けた状態となし、
そのグロメット取付け済みのフィルタアセンブリをケー
シングに取り付ける。

【００１８】上記のセンサ構成の要旨は、フィルタを含
む気通構造部をフィルタアセンブリとしてケーシングと
は独立に構成し、これをケーシングに連結・一体化した
構成を有する点にある。これにより、その製法上、次の
ような効果が達成される。フィルタアセンブリの組立
てを、酸素検知素子などのケーシング内への組付けとは
独立に行うことができるので、例えば検知素子のリード
線が邪魔になったりせず、組立作業を極めて能率的に行
うことができる。ケーシング内への部品の組付けと、
フィルタアセンブリの組立てとを並行して行えるので、
生産性が飛躍的に向上する。また、フィルタの組付け不
良などが生じても、フィルタアセンブリの段階で不良が
発見できれば、センサ完成品に該不良の影響は及ばず、
部品等の無駄等が生じにくい。

【００１９】なお、セラミックセパレータの前端面に該
外部電極接続金具の後端縁を当接させる構造を採用すれ
ば、セラミックセパレータと外部電極接続金具とをフィ
ルタアセンブリに予め組み付けておき、そのフィルタア
センブリの第一フィルタ保持部の内側に、ケーシングの
後端部を該フィルタアセンブリの組付けのために挿入す
るとともに、その挿入に際して、外部電極接続金具への
酸素検出素子の後端部の挿入・組付けを同時に行うよう
にすることができる。こうすれば、フィルタアセンブリ
のケーシングへの組付けと同時に、外部電極接続金具へ
の酸素検出素子の後端部の挿入・組付けも同時に完了す
るので、極めて能率的である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示す実施例に基づき説明する。図１は本発明のガスセ
ンサの一実施例たる酸素センサの内部構造を示してい
る。該酸素センサ１は、先端が閉じた中空軸状の固体電
解質部材である酸素検出素子２と、発熱体３とを備え
る。酸素検出素子２は、ジルコニア等を主体とする酸素
イオン伝導性固体電解質により中空に形成されている。
また、この酸素検出素子２の外側には金属製のケーシン
グ１０が設けられている。ケーシング１０は、センサ取
付け用のねじ部９ｂを有する主体金具９と、これに結合
された主筒１４及びプロテクタ１１等を備える。プロテ
クタ１１には、排気ガスを透過させる複数のガス透過口
１２が貫通形態で形成されている。酸素検出素子２の外
面及び中空部２ａの内面には、そのほぼ全面を覆うよう
に図示しない電極層が形成されている。

【００２１】図１に戻り主体金具９の後方側の開口部に
は、前述の主筒１４が絶縁体６との間にリング１５を介
して加締められ、この主筒１４に筒状のフィルタアセン
ブリ１６（カバー部材）が外側から嵌合・固定されてい
る。このフィルタアセンブリ１６の後端側開口部はゴム
等で構成されたグロメット１７で封止され、またこれに
続いてさらに内方にセラミックセパレータ１８が設けら
れている。そして、それらセラミックセパレータ１８及
びグロメット１７を貫通するように、酸素検出素子２用
のリード線２０，２１及び発熱体３用のリード線（図示
していない）が配置されている。

【００２２】図２に示すように、セラミックセパレータ
１８にはセパレータ側リード線挿通孔７２が形成されて
おり、その外周面にはフランジ状のセパレータ側支持部
７３が突出形成されている。酸素検出素子２用の一方の
リード線２０は、互いに一体に形成されたコネクタ２３
ａ、引出し線部２３ｂ、金具本体部２３ｃ及び発熱体把
持部２３ｄからなる内部電極接続金具２３を経て前述の
酸素検出素子２の内部電極層と電気的に接続されてい
る。一方、他方のリード線２１は、互いに一体に形成さ
れたコネクタ３３ａ、引出し線部３３ｂ及び金具本体部
３３ｃとを有する外部電極接続金具３３を経て、酸素検
出素子２の外部電極層と電気的に接続されている。酸素
検出素子２は、その内側に配置された発熱体３で加熱す
ることで活性化される。発熱体３は棒状のセラミックヒ
ータであり、抵抗発熱線部（図示せず）を有する発熱部
４２（図１）がリード線（図示せず）を経て通電される
ことにより、酸素検出素子２の先端部（検出部）を加熱
する。

【００２３】次に、フィルタアセンブリ１６（カバー部
材）は、複数の第一気体導入孔５２が形成された第一フ
ィルタ保持部５１を備える。その外側には第一気体導入
孔５２を塞ぐ筒状のフィルタ５３と、複数の第二気体導
入孔５５が形成てフィルタ５３を第一フィルタ保持部５
１との間で挟み付けて保持する第二フィルタ保持部５４
とが配置される。図４は、フィルタアセンブリ１６の組
立状態を示している。フィルタ５３は、例えばポリテト
ラフルオロエチレンの多孔質繊維構造体等で構成された
撥水性フィルタであり、第二フィルタ保持部５４には、
第二気体導入孔５５の列を挟んでその軸方向両側に環状
のフィルタ加締部５６，５７が形成されている。第一フ
ィルタ保持部５１は、段付き部６０により径大の第一部
分６１と径小の第二部分６２とが形成され、第一気体導
入孔５２は第二部分６２に形成されている。図２に示す
ように、第一フィルタ保持部５１は、段付き部６０にお
いてセパレータ側支持部７３に対し金属弾性部材７４
（波形座金）を介して当接配置される。また、第一部分
６１と主筒１４との重なり部にはケーシング加締部７６
が形成されている。さらに、第二フィルタ保持部５４の
外側には、筒状の防護カバー６４が設けられている。な
お、第一フィルタ保持部５１の第一部分６１の外周面に
は、気体導入部となる溝部６９が周方向に沿って複数形
成されている。

【００２４】また、第一フィルタ保持部５１は、セラミ
ックセパレータ１８の後方側本体部１８ｒを第二部分６
２の内側まで進入させてこれを覆うとともに、段付き部
６０においてセパレータ側支持部７３に対し、主筒１４
とは反対側から金属弾性部材７４を介して当接するよう
に配置される。他方、該第一フィルタ保持部５１の先端
側、すなわち第一部分６１において主筒１４（ケーシン
グ１０）に対し外側からこれに重なりを生じるように配
置され、その重なり部には、第一フィルタ保持部５１を
主筒１４に対し気密状態となるように連結するケーシン
グ加締部７６が形成されている。

【００２５】金属弾性部材７４はばね座金、例えば図８
に示すように、軸線方向のうねり起伏を周方向に複数形
成したリング状座金（いわゆる波型座金）として構成さ
れており、図３に示すように、セラミックセパレータ１
８の後方側本体部１８ｒに外挿されるとともに、図２に
示すように、ケーシング側支持部としての主筒１４の端
面とセラミックセパレータ１８との間に圧縮状態で配置
される。これにより、金属弾性部材７４は、フィルタア
センブリ１６（カバー部材）と主筒１４との間で、セラ
ミックセパレータ１８に対する適度な挾圧保持力を生じ
させてがたつきを防止し、その固定・保持をより確実な
ものとする。また、酸素センサ１の組立時等において自
身の弾性変形によりセラミックセパレータ１８のセパレ
ータ側支持部７３に過度な挾圧力が作用することを抑制
し、ひいてはそれによるセラミックセパレータ１８の割
れや欠けを防止する役割も果たす。また、金属弾性部材
７４は、その構成材質が金属であることから耐熱性に優
れ、セラミックセパレータのがたつき防止効果を長期に
渡って良好に維持することができる。

【００２６】また、図４に示すように、金属弾性部材７
４の内周面側には、セラミックセパレータ１８の後方側
本体部１８ｒの外周面に向けて突出し、その突出方向に
おける先端部が該外周面と係合して当該金属弾性部材７
４をセラミックセパレータ１８と一体化するための係合
凸部７４ａが形成されている。この実施例では、金属弾
性部材７４の各係合凸部７４ａの先端面がセラミックセ
パレータ１８（後方側本体部１８ｒ）の外周面に対して
摩擦係合するとともに、その摩擦係合状態をより確実な
ものとし、かつ金属弾性部材７４のセラミックセパレー
タ１８に対する偏心を生じにくくするために、略同じ突
出量を有する複数（図では３つ）の係合凸部７４ａが、
金属弾性部材７４の周方向に沿って所定の間隔で形成さ
れている。

【００２７】なお、この実施例では、金属弾性部材７４
は、セラミックセパレータ１８の後方側本体部１８ｒの
基端部に嵌め込まれているが、前方側本体部１８ｆに嵌
め込んでもよい。この場合、金属弾性部材７４は、セパ
レータ側支持部７３と主筒１４の端面との間で挟圧され
る。

【００２８】図２に戻り、セラミックセパレータ１８は
セパレータ側支持部７３よりも前方側が主筒１４（ケー
シング１０）の内側に入り込むように配置され、各リー
ド線２０，２１等がセパレータ側リード線挿通孔７２に
おいて軸方向に挿通される。一方、グロメット１７は、
第一フィルタ保持部５１の後方側開口部に対しその内側
に弾性的に嵌め込まれ、各リード線２０，２１等を挿通
するためのシール側リード線挿通孔９１を有するととも
に、それらリード線２０，２１等の外面と第一フィルタ
保持部５１の内面との間をシールする。

【００２９】セラミックセパレータ１８の後端面は、軸
方向において第一気体導入孔５２よりも後方側に位置す
るとともに、グロメット１７とセラミックセパレータ１
８との間には前記した隙間９８が形成されている。ま
た、第一フィルタ保持部５１の内周面とセラミックセパ
レータ１８の外周面との間にも隙間９２が形成されてい
る。そして、第一気体導入孔５２からの気体は該隙間９
２内に供給され、さらにセパレータ側リード線挿通孔７
２とリード線との間に形成された隙間Ｋを通ってケーシ
ング１０内に導かれる。

【００３０】図２に示すように、セラミックセパレータ
１８には、４つのリード線挿通孔７２が、該セラミック
セパレータ１８の中心軸線Ｏを中心とするピッチ円Ｃ
（図９も参照）に沿って略９０°間隔で形成されてい
る。また、セラミックセパレータ１８の軸線方向前端側
（図面では下端側）には、発熱体端部収容孔１８ａが軸
線方向に形成されている。発熱体端部収容孔１８ａは、
内径が発熱体３の外径よりも大きく設定されてセラミッ
クセパレータ１８の前端面に開口し、底面１８ｅがセラ
ミックセパレータ１８の軸方向中間部に位置し、ここに
発熱体３の後端部を収容する形となっている。これによ
り、センサ１の全長がが短くなり、センサ寸法のコンパ
クト化が実現されている。また、発熱体端部収容孔１８
ａは、各リード線挿通孔７２に対し内側から重なりを生
ずるように、セラミックセパレータ１８の中央部を切り
欠いた形態で形成されている。また、隣接するリード線
挿通孔７２，７２の間に形成される隔壁部１８ｂは、各
々上記ピッチ円Ｃ（図では、外部電極接続金具の本体部
３３ｃの位置と略重なる形で表れている）よりも内側に
張り出して形成されている。

【００３１】そして、図７に示すように、外部電極接続
金具３３の金具本体部３３ｃの後端縁は、セラミックセ
パレータ１８の発熱体端部収容孔１８ａの開口側の端面
において、上記隔壁部１８ｂの端面に当接している。ま
た、内部電極接続金具２３の金具本体部２３ｃの後端縁
は、外部電極接続金具３３の金具本体部３３ｃよりも内
側にて、上記隔壁部１８ｂの端面に当接している。

【００３２】図１の酸素センサ１は、フィルタ５３を介
して大気が導入される一方、酸素検出素子２の外面には
排気ガスが接触する。酸素検出素子２は、その内外面の
酸素濃度差に応じて生ずる酸素濃淡電池起電力を、排気
ガス中の酸素濃度の検出信号としてリード線２１，２０
を介して出力するものである。以下、酸素センサ１の製
造方法について説明する。まず、図５（ａ）に示すよう
に、フィルタアセンブリ１６を予め組み立てておき、内
側にはリード線２０，２１等を挿通しておく。なお、各
リード線２０，２１は、セラミックセパレータ１８のリ
ード線挿通孔７２に通しておき、内部電極接続金具２３
及び外部電極接続金具３３を接続しておく。

【００３３】また、図９（ａ）に示すように、セラミッ
クセパレータ１８の後方側本体部１８ｒに対し、その軸
線方向後端側から金属弾性部材７４を外挿し、その基端
部に嵌め込む。このとき、図９（ｂ）に示すように、金
属弾性部材７４の内周面に形成された係合凸部７４ａの
各先端面は、後方側本体部１８ｒの外周面基端部に対し
摩擦係合し、セラミックセパレータ１８と金属弾性部材
７４とが一体化する。

【００３４】ここで、セラミックセパレータ１８の後方
側本体部１８ｒ及び前方側本体部１８ｆは、少なくとも
金属弾性部材７４の嵌め込まれる側のものの外周面、本
実施例では、後方側本体部１８ｒの外周面が、図９
（ｃ）に誇張して示すように、その先端側において縮径
するテーパ面１８ｓとすることができる。これにより、
金属弾性部材７４を嵌め込む際に、係合凸部７４ａの先
端部が基端部に到達する前に、セラミックセパレータ１
８の外周面１８ｓを齧って傷つけたりするトラブルを生
じにくくすることができる。この場合、金属弾性部材７
４をその軸線と直交する投影面に投影したときに、各係
合凸部７４ａの先端面に接する内接円の直径Ｄ1を、後
方側本体部１８ｒの先端面の外径Ｄ2よりも少し大きく
設定しておき、かつ後方側本体部１８ｒの基端位置にお
ける外径Ｄ3よりも少し小さくなるように設定しておけ
ばよい。

【００３５】図５（ａ）に戻り、フィルタアセンブリ１
６の第一フィルタ保持部５１の後端開口部内にグロメッ
ト１７を軸線方向に嵌着する。グロメット１７の前端縁
は、第一フィルタ保持部５１の内周面に形成されたカバ
ー側係合凸部１００に当たって位置決めされる。続い
て、図５（ｂ）に示すように、そのグロメット１７を装
着済みのフィルタアセンブリ１６を、グロメット１７の
挿通孔９１内にてリード線２０，２１を滑らせながら、
段部６０の内面がリング状の金属弾性部材７４に当たる
位置まで移動させ、セラミックセパレータ１８の外側に
被せる。例えば、リード線２０，２１の束の上をフィル
タアセンブリ１６を多少傾けて滑らせても、第一フィル
タ保持部５１の開口部内縁とリード線２０，２１との間
にはゴム製のグロメット１７が介在しているので、該開
口縁にてリード線２０，２１の外被が削られる心配がな
い。

【００３６】この状態で、図５（ｃ）に示すように、防
護カバー６４及び第一フィルタ保持部５１の後端側重な
り部を周方向に沿って内側のグロメットに向けて加締め
ることにより、グロメット加締部６７を形成する。な
お、リード線２０，２１等は両金具３３，２３のコネク
タ３３ａ，２３ａに接続され、セラミックセパレータ１
８のセパレータ側リード線挿通孔７２を通って、グロメ
ット１７を経て外側に延出した状態となっている。他
方、酸素検出素子２は主筒１４内に予め組み付けてお
く。

【００３７】そして、図６（ａ）に示すように、発熱体
３を先端側から酸素検出素子２内に挿入し、フィルタア
センブリ１６の第一フィルタ保持部５１を主筒１４に被
せ、セラミックセパレータ１８を酸素検出素子２の後端
部に向けて軸線方向に接近させる。これにより、外部電
極接続金具３３の金具本体部３３ｃと、内部電極接続金
具２３の金具本体部２３ｃとが、酸素検出素子２の開口
部に位置決めされた形となる。そして、その状態でセラ
ミックセパレータ１８の前端面（図５の隔壁部１８ｂの
端面）に、金具本体部３３ｃ及び２３ｃの後端縁を当接
させつつ、セラミックセパレータ１８と酸素検出素子２
に向けて軸線方向にさらに接近させる。

【００３８】これにより、図７に示すように、酸素検出
素子２の後端部が金具本体部３３ｃの内側に相対的に押
し込まれるとともに、金具本体部２３ｃは酸素検出素子
２の内側に押し込まれる。このとき、各金具本体部３３
ｃ，２３ｃの後端縁はセラミックセパレータ１８の端面
に当接しているので、軸線方向の押込力による引出し線
部３３ｂ，２３ｂの挫屈といった不具合を生じることな
く、スムーズな組立てが可能となっている。なお、金具
本体部３３ｃの素子挿入側の開口部には、例えばその周
方向に沿って外向きに開く挿入ガイド部３３ｆを形成し
ておけば、挿入時の引っ掛かり等が生じにくく、一層ス
ムーズな組付けが可能となる。また、同様の目的で、酸
素検出素子２の開口部外縁に面取部２ｇを形成すること
もできる。

【００３９】そして、図６（ｂ）において、第一フィル
タ保持部５１と主筒１４とを軸線方向に加圧して金属弾
性部材７４を圧縮変形させ、その状態で第一フィルタ保
持部５１と主筒１４とにケーシング加締部７６を形成し
て両者を結合することにより組立てが終了する。

【００４０】なお、図１０（ｂ）に示すように、金属弾
性部材７４の内周面に形成する係合凸部７４ａは、セラ
ミックセパレータ１８への嵌め込み方向に倣う形で、そ
の軸線方向後方に傾斜して形成することができる。これ
により、金属弾性部材７４のセラミックセパレータ１８
に対する嵌め込みをよりスムーズに行うことができ、ま
た、セラミックセパレータ１８の外周面１８ｓへの齧り
等も生じにくくなる。特に、外周面１８ｓを前述のよう
にテーパ面とした場合には、セラミックセパレータ１８
への金属弾性部材７４の嵌め込みを一層スムーズに行う
ことができる。

【００４１】また、図１１に示すように、セラミックセ
パレータ１８の後方側本体部及び前方側本体部は、少な
くとも金属弾性部材７４の嵌め込まれる側のものの外周
面、この実施例では後方側本体部１８ｒの外周面に対
し、その軸線方向Ｏにおける基端部に、係合凸部７４ａ
の先端部を収容するための収容凹部１８ｇを形成するこ
とができる。例えば、金属弾性部材７４をセラミックセ
パレータ１８に嵌め込んで、金属弾性部材７４を軸線方
向に圧縮したときに、係合凸部７４ａの先端部からセラ
ミックセパレータ１８側に作用する食込係合力が強すぎ
ると、セラミックセパレータ１８にひびが入ったりする
等の不具合を生ずる場合がある。そこで、上記のような
収容凹部１８ｇを形成しておけば、係合凸部７４ａの先
端部がセラミックセパレータ１８側に過度に食い込む心
配がなくなり、このような不具合の発生を防止すること
ができる。この実施例では、収容凹部１８ｇは、後方側
本体部１８ｒの基端部周方向に沿う溝状に形成されてい
る。

【００４２】なお、上記の各実施例において、金属弾性
部材７４には、係合凸部７４ａが周方向に沿って所定の
間隔で複数形成されているが、セラミックセパレータ１
８に組み付けた状態においてそれら係合凸部７４ａは、
該セラミックセパレータ１８の軸線方向における位置が
互いに略同じとなるように、金属弾性部材７４に対する
形成位置が調整されている。こうすれば、金属弾性部材
７４を軸線方向に圧縮する際に、係合凸部７４ａのセラ
ミックセパレータ１８に対する係合先端位置がすべて、
セラミックセパレータ１８の軸線方向、すなわち圧縮軸
線方向と略直交する平面（以下、主面という）上に位置
する形となる。係合凸部７４ａの係合先端位置が同一平
面上になかったり、あるいは同一平面上にあってもそれ
が圧縮軸線方向と直交しない面であった場合には、圧縮
による金属弾性部材７４のつぶれ変形に伴い、各係合凸
部７４ａは主面に近づく向きに移動しようとする。しか
し、該移動はセパレータ１８の外面との摩擦により妨げ
られるので、結果として金属弾性部材７４の、移動しよ
うとする係合凸部７４ａに挟まれた部分の変形が拘束さ
れてしまい、金属弾性部材７４を十分に弾性変形できな
くなる場合がある。しかしながら、上記のように、全て
の係合凸部７４ａを、主面と略平行な平面上に位置させ
る構成とすれば、金属弾性部材７４に、上記のように変
形拘束される部分が生じにくくなり、金属弾性部材７４
の全体が有効に弾性変形に寄与して、セラミックセパレ
ータに対する保持力を高めることができる。

【００４３】次に、本発明のガスセンサの第二の構成に
ついて説明する。なお、実施例としてはこれを酸素セン
サに適用した場合を例に取るが、その酸素センサの基本
的な構造については、図１及び図２を用いて説明したも
のと多くの部分が共通しているので、その共通部分につ
いては図１及び図２を援用して詳細な説明は省略し、相
違点のみを抽出する形で説明する。すなわち、図１２に
示すように、金属弾性部材７４は、カバー部材としての
フィルタアセンブリ１６（図１及び図２参照）、具体的
にはその第一フィルタ保持部５１の内面に一体化されて
いる。

【００４４】金属弾性部材７４は、第一フィルタ保持部
５１（カバー部材）の内側に軸線方向に挿入されるリン
グ状のもの、ここでは図７に示すものと類似した波型座
金として形成されるとともに、第一フィルタ保持部５１
の内面に対し摩擦嵌合（あるいは後述するように溶接）
によりこれと一体化されている。これにより、金属弾性
部材７４の、カバー部材たる第一フィルタ保持部５１へ
の一体化を容易に行うことができる。

【００４５】より具体的には、金属弾性部材７４の外周
面側に、第一フィルタ保持部５１の内周面に向けて突出
し、その突出方向における先端部が該内周面と係合して
当該金属弾性部材７４を、カバー部材たる第一フィルタ
保持部５１と一体化するための係合凸部７４ｂが形成さ
れている。この実施例では、金属弾性部材７４の各係合
凸部７４ｂの先端面がセラミックセパレータ１８の外周
面に対して摩擦係合するとともに、その摩擦係合状態を
より確実なものとし、かつ金属弾性部材７４の第一フィ
ルタ保持部５１（ひいてはセラミックセパレータ１８）
に対する偏心を生じにくくするために、略同じ突出量を
有する複数（図では４つ）の係合凸部７４ｂが、金属弾
性部材７４の周方向に沿って所定の間隔で形成されてい
る。また、図１３（ａ）に示すように、金属弾性部材７
４は、第一フィルタ保持部５１の段付き部６０の内面に
沿って配置され、その第一部分６１の内周面に対し係合
凸部７４ｂにより摩擦係合する形となっている。なお、
同図（ｂ）に示すように、金属弾性部材７４を第一フィ
ルタ保持部５１に対し、抵抗溶接等により形成された溶
接部Ｗにより接合・一体化してもよい。この実施例で
は、金属弾性部材７４は段付き部６０に溶接されている
が、第一部分６１の壁部に溶接してもよい。

【００４６】以上説明した本発明のセンサの構造は、酸
素センサ以外のガスセンサ、例えばＨＣセンサやＮＯ_Ｘ
センサなどにも同様に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスセンサの第一の構成の一実施例た
る酸素センサの縦断面図。

【図２】図１の酸素センサの要部を示す縦断面図。

【図３】セラミックセパレータと波形座金との一例を示
す分解斜視図。

【図４】組立状態のフィルタアセンブリの部分縦断面
図。

【図５】図１の酸素センサの組立方法の一例を示す工程
説明図。

【図６】図５に続く工程説明図。

【図７】図６において、金具本体部がセラミックセパレ
ータとともに酸素検出素子に一体組付けされる様子を示
す縦断面図。

【図８】図１の弾性金属部材を示す平面図および正面
図。

【図９】セラミックセパレータに対する弾性金属部材の
組付け方法を、その変形例とともに示す説明図。

【図１０】金属弾性部材の変形例と、そのセラミックセ
パレータへの組付け方法とを示す説明図。

【図１１】セラミックセパレータに形成する収容凹部の
一例を示す説明図。

【図１２】本発明のガスセンサの第二の構成の要部を示
す説明図。

【図１３】その金属弾性部材の第一フィルタ保持部への
組付け形態を、変形例とともに示す要部縦断面図。

【符号の説明】

１ 酸素センサ ２ 酸素検出素子 １０ ケーシング １６ フィルタアセンブリ（カバー部材） １８ セラミックセパレータ ５１ 第一フィルタ保持部（カバー部材） ５４ 第二フィルタ保持部 ７２ リード線挿通孔 ７４ 金属弾性部材 ７４ａ 係合凸部 ７４ｂ 係合凸部 １７４ 弾性凸部（金属弾性部材）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸状の検出素子と、 その検出素子の先端に形成された検出部を突出させた状
   態で、該検出素子を収容する筒状のケーシングと、 そのケーシングに対し同軸的に設けられるとともに、該
   ケーシングの後端部に形成されたケーシング側支持部に
   おいて直接又は他部材を介して間接的に支持され、前記
   検出素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数の
   リード線挿通孔が軸方向に貫通して形成されるセラミッ
   クセパレータと、 前記ケーシングと同軸的に配置され、前記リード線が自
   身の後方外側に延びることを許容しつつ、前記セラミッ
   クセパレータを外側から覆った状態で前記ケーシングに
   対し後方側から連結されるカバー部材と、 そのカバー部材と前記セラミックセパレータとの間、及
   び前記ケーシング側支持部と前記セラミックセパレータ
   との間の少なくともいずれかに圧縮状態で配置され、前
   記カバー部材と前記ケーシング側支持部との間におい
   て、前記セラミックセパレータに対する挾圧保持力を生
   じさせる金属弾性部材とを備え、 その金属弾性部材は、前記セラミックセパレータの外側
   に周方向に沿って配置されるとともに、その内周面側に
   は、前記セラミックセパレータの外周面に向けて突出
   し、その突出方向における先端部が前記外周面と係合す
   る係合凸部が形成されていることを特徴とするガスセン
   サ。
2. 【請求項２】 前記金属弾性部材は、前記係合凸部が周
   方向に沿って所定の間隔で複数形成されるとともに、前
   記セラミックセパレータに組み付けた状態においてそれ
   ら係合凸部は、該セラミックセパレータの軸線方向にお
   ける位置が互いに略同じとなるように、前記金属弾性部
   材に対する形成位置が調整されている請求項１記載のガ
   スセンサ。
3. 【請求項３】 前記セラミックセパレータは、その軸線
   方向中間部において外周面から張り出すフランジ状のセ
   パレータ側支持部を有し、そのセパレータ側支持部側よ
   りも軸線方向後方側に突出する部分を後方側本体部、同
   じく軸線方向前方側に突出する部分を前方側本体部とし
   て、 前記金属弾性部材は、前記セラミックセパレータの前記
   後方側本体部及び前方側本体部の少なくともいずれかの
   基端部に嵌め込まれ、前記カバー部材と前記セパレータ
   側支持部との間、及び前記ケーシング側支持部と前記セ
   パレータ側支持部との間の少なくともいずれかに圧縮状
   態で配置されるばね座金である請求項１記載のガスセン
   サ。
4. 【請求項４】 前記セラミックセパレータの前記後方側
   本体部及び前記前方側本体部は、少なくとも前記金属弾
   性部材の嵌め込まれる側のものの外周面が、先端側にお
   いて縮径するテーパ面とされている請求項３記載のガス
   センサ。
5. 【請求項５】 前記セラミックセパレータの前記後方側
   本体部及び前記前方側本体部は、少なくとも前記金属弾
   性部材の嵌め込まれる側のものの外周面に対し、前記軸
   線方向における基端部に前記係合凸部の先端部を収容す
   るための収容凹部が形成されている請求項３記載のガス
   センサ。
6. 【請求項６】 軸状の検出素子と、 その検出素子の先端に形成された検出部を突出させた状
   態で、該検出素子を収容する筒状のケーシングと、 そのケーシングに対し同軸的に設けられるとともに、該
   ケーシングの後端部に形成されたケーシング側支持部に
   おいて直接又は他部材を介して間接的に支持され、前記
   検出素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数の
   リード線挿通孔が軸方向に貫通して形成されるセラミッ
   クセパレータと、 前記ケーシングと同軸的に配置され、前記リード線が自
   身の後方外側に延びることを許容しつつ、前記セラミッ
   クセパレータを外側から覆った状態で前記ケーシングに
   対し後方側から連結されるカバー部材と、 そのカバー部材と前記セラミックセパレータとの間、及
   び前記ケーシング側支持部と前記セラミックセパレータ
   との間の少なくともいずれかに圧縮状態で配置され、前
   記カバー部材と前記ケーシング側支持部との間におい
   て、前記セラミックセパレータに対する挾圧保持力を生
   じさせる金属弾性部材とを備えたガスセンサの製造方法
   であって、 前記金属弾性部材は、前記セラミックセパレータの外側
   に周方向に沿って配置されるとともに、その内周面側に
   は、前記セラミックセパレータの外周面に向けて突出
   し、その突出方向における先端部が前記外周面と係合す
   る係合凸部が形成されており、 前記金属弾性部材の内側に前記セラミックセパレータを
   軸線方向の一方の端部側から嵌め込んで前記係合凸部を
   該セラミックセパレータの外周面に係合させることによ
   り、それら金属弾性部材とセラミックセパレータとを一
   体化し、その金属弾性部材が一体化されたセラミックセ
   パレータを前記ケーシング又は前記カバー部材に組み付
   けることを特徴とするガスセンサの製造方法。
7. 【請求項７】 軸状の検出素子と、 その検出素子の先端に形成された検出部を突出させた状
   態で、該検出素子を収容する筒状のケーシングと、 そのケーシングに対し同軸的に設けられるとともに、該
   ケーシングの後端部に形成されたケーシング側支持部に
   おいて直接又は他部材を介して間接的に支持され、前記
   検出素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数の
   リード線挿通孔が軸方向に貫通して形成されるセラミッ
   クセパレータと、 前記ケーシングと同軸的に配置され、前記リード線が自
   身の後方外側に延びることを許容しつつ、前記セラミッ
   クセパレータを外側から覆った状態で前記ケーシングに
   対し後方側から連結されるカバー部材と、 そのカバー部材と前記セラミックセパレータとの間に圧
   縮状態で配置され、前記カバー部材と前記ケーシング側
   支持部との間において、前記セラミックセパレータに対
   する挾圧保持力を生じさせる金属弾性部材とを備え、 その金属弾性部材は、前記カバー部材の内面に一体化さ
   れたことを特徴とするガスセンサ。
8. 【請求項８】 前記金属弾性部材は、前記カバー部材の
   内側に軸線方向に挿入されるリング状に形成されるとと
   もに、そのカバー部材内面に対し摩擦嵌合及び／又は溶
   接によりこれと一体化されている請求項７記載のガスセ
   ンサ。
9. 【請求項９】 前記金属弾性部材の外周面側には、前記
   カバー部材の内周面に向けて突出し、その突出方向にお
   ける先端部が前記内周面と係合して当該金属弾性部材を
   前記カバー部材と一体化するための係合凸部が形成され
   ている請求項８記載のガスセンサ。
10. 【請求項１０】 軸状の検出素子と、 その検出素子の先端に形成された検出部を突出させた状
    態で、該検出素子を収容する筒状のケーシングと、 そのケーシングに対し同軸的に設けられるとともに、該
    ケーシングの後端部に形成されたケーシング側支持部に
    おいて直接又は他部材を介して間接的に支持され、前記
    検出素子からの各リード線がそれぞれ挿通される複数の
    リード線挿通孔が軸方向に貫通して形成されるセラミッ
    クセパレータと、 前記ケーシングと同軸的に配置され、前記リード線が自
    身の後方外側に延びることを許容しつつ、前記セラミッ
    クセパレータを外側から覆った状態で前記ケーシングに
    対し後方側から連結されるカバー部材と、 そのカバー部材と前記セラミックセパレータとの間に圧
    縮状態で配置され、前記カバー部材と前記ケーシング側
    支持部との間において、前記セラミックセパレータに対
    する挾圧保持力を生じさせる金属弾性部材とを備えたガ
    スセンサの製造方法であって、 前記金属弾性部材を前記カバー部材の内周面に一体化
    し、その金属弾性部材が一体化されたカバー部材を前記
    セラミックセパレータに組み付けることを特徴とするガ
    スセンサの製造方法。