JP4921386B2

JP4921386B2 - センサ

Info

Publication number: JP4921386B2
Application number: JP2008001684A
Authority: JP
Inventors: 登松井; 友洋中村
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2028-01-08
Also published as: JP2009162668A

Description

本発明はセンサに関し、詳しくは、例えば内燃機関から排出される排気ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するための酸素センサやＮＯｘセンサ、ＨＣセンサ等のガスセンサや排気ガスの温度を検出するための温度センサ等のセンサに関する。

従来、自動車の空燃比制御に排気ガス中の特定ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子を備えたガスセンサが使用されている（特許文献１）。図１２は、このようなガスセンサ１を示したものである。このガスセンサ１は、例えば、酸素イオン伝導性を有する固体電解質よりなるセンサ素子（検出素子）２１と、センサ素子２１を保持するための主体金具（金具本体）１１と、この主体金具１１の後端（図示上端）側に包囲状に設けられた金属製の保護筒（外筒）８１と、保護筒内においてセンサ素子２１の電極端子と電気的に接続されている端子金具５１と、その端子金具５１に接続されて保護筒８１の後端から外部に引き出されるリード線６１と、端子金具５１及びこれに接続されたリード線６１の先端相互を絶縁を保持して保護筒８１内に配置した端子金具保持部材（セパレータともいわれる）７１と、リード線６１を保護筒８１の外部にその後端から引き出すためのシール用弾性部材（グロメット）１０１などから構成されている。なお、本明細書において、センサ又はその構成部品若しくは部位（部分）に関して、「後端」というときは、図１２のセンサ、構成部品等に関する上端をいい、「先端」というときは、その逆の端（下端）をいうものとする。

そして、このシール用弾性部材１０１は、保護筒８１内の後端部に配置されており、その先後に貫通形成されたリード線挿通用の空孔を有している。そして、この空孔内に各リード線（電線）６１を通して、それらが外部に引き出されるように構成されている。ただし、保護筒８１の後端部は、縮径状に絞られて、相対的に小径をなすシール用筒部（円筒状のシール用筒部）８３に成形されており、シール用弾性部材１０１は、そのシール用筒部８３内に配置されている。なお、シール用弾性部材１０１の外形は、自由状態において円筒状のシール用筒部８３の内側にちょうど収まるように、概ね円柱状をなしており、シール用筒部８３を外周面から縮径状にかしめる（塑性変形する）ことで、シール用弾性部材１０１を径方向に圧縮することにより、シール用筒部８３の内周面とシール用弾性部材１０１の外周面との間、及び各リード線６１を挿通している空孔におけるシールを保持するようにされている。

一方、端子金具保持部材７１は、端子金具５１相互間と、端子金具５１と保護筒８１との間の絶縁を確保するためのものであり、セラミック等の電気的な絶縁材からなり、各端子金具５１及びリード線６１に対応してその絶縁が確保されるように、その内部において先後に延びる壁で仕切られ、先後に貫通するように形成された空孔を備えており、その各空孔部位に各端子金具５１をそれぞれ絶縁を保持して位置決め収容している。

ところで、このような端子金具保持部材７１は、例えば、その外周面において外方に突出するフランジ７３を有しており、そのフランジ７３をその先端向き面（図１２におけるフランジ７３の下向き面）で支持するための支持手段であり、保護筒８１内に固着された支持部材９１の後端（図示上端）にそのフランジ７３の先端向き面を支持ないし係止させて配置されている。こうして、端子金具保持部材７１は保護筒８１内にて先端側への移動が規制される形で配置されている。一方、端子金具保持部材７１の後端面側には、保護筒８１の後端のシール用筒部８３を縮径状にかしめることでその内部に固定されたシール用弾性部材１０１が配置されている。他方、端子金具保持部材７１の後端（図示上端）側への移動は、その後端がシール用弾性部材１０１の先端に当接するように設定されることで、規制されている。すなわち、上記構成のセンサ１においては、端子金具保持部材７１は、保護筒８１内において、支持部材９１とシール用弾性部材１０１に挟まれる形で配置され、先後におけるその位置決めがなされている。なお、前記したセンサ１では端子金具保持部材７１の径方向の位置決めは、支持部材９１を保護筒８１と共に外部から絞るようにかしめることによる締め付け力に依存している。
特開２００７−１０１４１１号公報

従来のセンサ１において、端子金具保持部材７１は、前記したようにセンサの軸線Ｇ方向に対しては、保護筒８１内に設けられた支持部材９１と、シール用弾性部材１０１とでその位置決めが保持されている。一方、カシメによってシール用弾性部材１０１が径方向に圧縮される際、シール用弾性部材１０１の先端に端子金具保持部材７１の後端が当接する条件下にある場合には、そのカシメ後においては、シール用弾性部材１０１が伸び変形を起こす分、シール用弾性部材１０１が端子金具保持部材７１の後端を先端側に押圧するようにもみえるが、実際にはそのような押圧作用は十分には得られず、実質的には当接状態にあるに止まる。これは、シール用弾性部材１０１の先端の外周面側は自由状態とされているためにその先端は外側に容易に変形するためと考えられる。

すなわち、上記の構成のセンサ１においては、端子金具保持部材７１は、先端側に対しては支持部材９１によってその移動が規制されているが、後端はシール用弾性部材１０１の先端にて前記したように当接状に支持されているに止まり、センサの軸線Ｇ方向、すなわち先後方向には、積極的に圧縮されている状態にはない。このため、保護筒８１内におけるこの端子金具保持部材７１の先後方向に関する支持力又は保持力は弱いものであるといえる。したがって、熱劣化等によりシール用弾性部材１０１の弾性が低下したり、センサ１に付与される振動や衝撃等の外力により、端子金具保持部材７１は次第にその支持が緩んだ弛緩状態となり、やがてその支持の安定性が損なわれることになる可能性がある。そして、そのような状態になると、保護筒８１内において端子金具保持部材７１が先後に動いたり、或いは振動を起こすることになる。かくして、最悪の場合には、端子金具保持部材７１内にある端子金具５１やそれとリード線６１との接続部等に変形や破断（導通不良）が発生したり、内部のセンサ素子２１が損傷を受ける等の不具合を発生させる可能性があった。

本発明は、上記した従来の構成のセンサにおける如上の問題点に鑑みてなされたもので、その保護筒内における端子金具保持部材の支持力のうち、特にその先後方向における支持力を高め、保護筒内において端子金具保持部材が動いたり振動したりすることを有効に防止することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、筒状をなす主体金具と、その内側に配置されたセンサ素子と、
このセンサ素子の後端側に配置された絶縁材からなる端子金具保持部材と、
この端子金具保持部材内に配置されて前記センサ素子の電極に接続された端子金具と、
前記端子金具保持部材の外周面を包囲するように配置された筒状をなす保護筒と、
前記端子金具に接続されて前記保護筒の後端から外部に引き出されたリード線と、を備えてなるセンサであって、
前記端子金具保持部材は、先端側への移動を規制する支持手段によって支持されており、
前記保護筒はその後端部に、軸線側に向けて連なる環状の肩部を介して、相対的に小径をなすように形成されたシール用筒部を有しており、
このシール用筒部の内側には、前記リード線を先後に挿通させたシール用弾性部材が、前記端子金具保持部材の後端側に配置されていると共に、該シール用筒部が縮径状にかしめられることで前記シール用弾性部材が径方向に圧縮されてなるセンサにおいて、
前記端子金具保持部材の少なくとも一部には前記シール用筒部よりも大径な大径部を有し、
前記シール用弾性部材には、前記肩部の先端向き面と前記端子金具保持部材の前記大径部の後端とに挟まれる保持部材押圧部が一体に形成されており、
前記保護筒の肩部に、先端側に向けて凹設された凹部が設けられて、その凹部が前記保持部材押圧部を先端側に向けて圧縮することによって、該保持部材押圧部の弾性により、前記端子金具保持部材を前記支持手段に押え付ける構成とされていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記保持部材押圧部のうち、前記肩部の先端向き面と、前記端子金具保持部材の前記大径部の後端とに当接する部分の先後方向の圧縮歪みが、１０％〜３０％の範囲となるように前記凹部が前記肩部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセンサである。

請求項３に記載の発明は、前記肩部に設けられている前記凹部が、前記保護筒を後端側から見て、前記シール用筒部の周りに環状をなすように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサである。

請求項４に記載の発明は、前記シール用弾性部材はゴム状弾性体からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサである。

請求項５に記載の発明は、前記保持部材押圧部が、前記シール用弾性部材に一体に形成されたものに代えて、該シール用弾性部材とは別に設けられた保持部材押圧用弾性部材としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサである。

請求項１に記載の本発明においては、シール用弾性部材に設けられた保持部材押圧部が圧縮されることによって、その弾性により、前記端子金具保持部材は支持手段に押え付けられている。このため、従来のセンサの構造に比べると、押え付けがある分、前記端子金具保持部材（以下、単に保持部材ともいう）の先後方向に関する支持力ないし固定力を大きいものとすることができる。したがって、本発明によれば、従来のセンサにおける保持部材の先後方向の支持に比べると、安定した支持が得られる。かくして、保護筒内において端子金具保持部材が弛緩したり動いたりすることが有効に防止される結果、保持部材内にある端子金具やそれとリード線との接続部等に変形や破断（導通不良）が発生したり、内部のセンサ素子が損傷を受けることの未然防止に有効である。

保持部材に対する支持力を安定して高めるためには、保持部材押圧部に、先後に適切な圧縮変形による押し付け力が与えられるような深さの凹部を肩部に設ける必要があるが、それは保持部材押圧部、すなわち、シール用弾性部材の材質、組成や保持部材押圧部の厚さ（先後方向の寸法）や幅（径方向の寸法）等に応じて設定すればよい。この場合、保持部材押圧部の圧縮歪みが１０％未満だと端子金具保持部材の支持力が弱い一方、それが３０％を超えるようだと熱による劣化の進行が早まりやすい。よって、請求項２記載の発明のようにそれに１０〜３０％の圧縮歪みが得られるような深さを有する凹部を前記肩部に設けるのが好ましい。なお、請求項３記載の発明のように、保持部材押圧部及び凹部を環状に設ける場合には、端子金具保持部材の支持の安定を高いものとすることができる。

本発明において、シール用弾性部材は、特にその材質や組成を制限されるものではないことは前記したとおりであるが、請求項４記載の発明のように、ゴム状弾性体からなるものとするのが好ましい。合成ゴムとしては、特に、フッ素（系）ゴムが耐熱性等の耐久性に優れることから、エンジンに取付けにられるセンサにおいては好ましい。ただし、ある程度の弾性があり、適度の可撓性ないし柔軟性のある合成樹脂（プラスチック）で形成してもよい。そして、いずれの材質とする場合でも、ガラス繊維や樹脂繊維等を含むものとしてもよい。

また、本発明の保持部材押圧部は、前記シール用弾性部材に一体に形成されたものとするのが、部品点数も増えないし、センサ構造の単純化が図られる点からしても好ましいといえる。しかし、本発明では、請求項５記載の発明のように、前記保持部材押圧部が、前記シール用弾性部材に一体に形成されたものに代えて、該シール用弾性部材とは別に設けられた保持部材押圧用弾性部材とすることとしてもよい。この発明は、前記保護筒の肩部に、先端側に向けて凹設された塑性変形が付与されてなる凹部が設けられて、その凹部が前記保持部材押圧用弾性部材を先端側に向けて圧縮することによって、該保持部材押圧用弾性部材の弾性により、前記端子金具保持部材を支持部材に押え付ける構成とされてる。この発明では、保持部材押圧用弾性部材は、シール用弾性部材のように、シール性を考慮することなく、保持部材を先端側に圧縮する作用のみを考慮して、その材質、形状、構造を設定することができる。

以下、本発明のセンサを実施するための最良の形態について、図１〜図６に基づいて詳細に説明する。ただし、本形態では、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１において具体化したものであり、したがって、まずこの酸素センサ１（以下、単にセンサ１ともいう）の全体の構成について説明する。酸素センサ１は、筒状をなす主体金具１１（以下、単に本体１１ともいう）の内側に、測定対象に向けられる先端側（図示下端側）に検出部（図示せず）２１ａを備えた長寸で、横断面が矩形をなす板状又は棒状の、セラミックを主体として形成されたセンサ素子（検出素子）２１が配置され、気密を保持して固定されている。主体金具１１は、その内周面が先端（図１の下端）から後端（図１の上端）に向けて順次大径となるように、同心で段付円筒状に形成されており、外周面の下端寄り部位にはエンジンの排気管（図示せず）への固定用のネジ１２が形成されている。

このような本体１１の内側であってセンサ素子（単に素子ともいう）２１の外側には同素子２１を気密を保持して固定する気密保持、固定手段が充填状に設けられている。この気密保持、固定手段は、本体１１の内側の下方の段部に内ツバが支持されてなる筒体３０が介挿され、その筒体３０の内側であってその内ツバの上に、下からアルミナから形成されたホルダ３１、シール材（本例では滑石）３２、３３が順次配置されている。そして、シール材３３の上にはスリーブ３５が配置され、リングワッシャ３６を介して、本体１１の後端寄り部位の円筒部１５に連設された薄肉のカシメ用円筒部１６を内側に折り曲げかつスリーブ３５の後端を先端側に圧縮し、内部のシール材３２、３３等を圧縮することで、素子２１を主体金具１１の内側に気密状に固定している。

このように固定されている素子２１は、検出部２１ａのある先端側（図１下端側）を本体１１の先端面より所定量（長さ）突出させており、後端（図１の上端）寄り部位２３を本体１１の後端およびスリーブ３５の後端面より所定量（長さ）突出させている。また、このような素子２１の先端（検出部２１ａ）には、その周囲を包囲するように、複数の穴（通気孔）の設けられた二重構造からなるプロテクタ（保護カバー）１８が被せられており、本体１１の先端に外嵌されて固定されている。なお、本体１１の軸線Ｇ方向の中間部において、外周に突出状に形成された大径部１９は、本体１１を排気管（図示せず）へねじ込みための多角形部であり、この下面にはシール用のガスケット２０が取着されている。

このように本体１１内に配置して固定された素子２１のうち、スリーブ３５の後端（図示上端）から突出している後端寄り部位２３の両主面（図１の左右）には、図示はしないが、それぞれ複数（３つ又は２つ）の電極端子（メタライズ層）が横に並んで形成されている。これらの電極端子は、検出部２１ａからの検出出力取り出し用のものと、素子２１に形成された図示しないヒーターへの電圧印加用のものであり、素子２１と同時焼成で形成されてなるものである。以上、説明したのは本形態のセンサ１のうち、図６の左下に示した、素子２１が本体１１内に固定されている素子側半組立体２０１の部分に相当する。本形態のセンサ１は、この素子側半組立体２０１と、図６の右上に示した端子金具側半組立体３０１とを、後述するように組み付けることで製造される。

一方、素子２１の後端側には、絶縁材（セラミック）からなる円筒状の端子金具保持部材７１が主体金具１１と同軸状に配置され、素子２１の後端部寄り部位２３が内挿されている。この端子金具保持部材７１はその円筒部７２の後端（図示上端）の外周面７２ａに、外方に突出するフランジ７３を周方向に備えており、内部には、素子２１の各電極に接続された端子金具５１が配置されている。すなわち、端子金具保持部材７１には、その内側に詳しくは図示しないが、その先後に貫通状に形成され、隣接する各端子金具５１相互が先後に延びる壁（隔壁）で絶縁が保持され、しかも、素子２１の後端寄り部位２３を図示のように挟み付ける配置で設けられるように形成された空孔７０を有しており、各端子金具５１はその各空孔７０内を通されて配置されている。なお、本形態では、フランジ７３が、後述するシール用筒部８３よりも大径な大径部をなしている。

すなわち、本形態では、端子金具保持部材７１内に配置された対向する端子金具５１相互の間に素子２１の後端寄り部位２３が内挿され、その各電極端子と各端子金具５１とが接続されている。なお、各端子金具５１は、バネ性を有する金属板から形成され、折り返し状に折り曲げられてなる接続バネ部５４のうち、円弧状ないし、「く」の字形をなす内向き山部が自身のバネ性によって各電極に押さえつけられることで、それぞれ電気的に接続されている。また、各端子金具５１の後端（図示上端）のバレル部５２には、次記する金属製の保護筒８１の後端（図示端）から外部に引き出されているリード線６１の先端の芯線が、それぞれカシメによって接続されている。本形態では、こうして各端子金具５１が端子金具保持部材７１内に包囲されるように配置されている。

一方、このような端子金具保持部材７１の外側には、これを包囲するように空間Ｋを介してケーシングをなす異径円筒形状の保護筒８１が配置されている。この保護筒８１は、その後端に軸線Ｇ側に向けて連なる環状の肩部８４を介して相対的に小径をなすように同軸で円筒状に形成されたシール用筒部８３を有している。この保護筒８１は、このシール用筒部８３に対して相対的に大径をなす大径筒部８２を先端（図示下端）に有している。そして、この保護筒８１の先端を、主体金具１１の後端寄り部位の円筒部１５に外嵌し、その外嵌部位の外周面を例えば加締め後に溶接して本体１１に固定されている。なお、本形態では、保護筒８１の大径筒部８２のうち、後端寄り部位８０は先端寄り部位に比べると、相対的に若干小径をなすように形成されている。

本形態では、保護筒８１の大径筒部８２における内周面と、端子金具保持部材７１の間の環状の空間Ｋには、縦断面において後端９３が内側に折り返し状に曲げられてなる、円筒状の保持部材用の支持部材９１が同軸状に配置され、保護筒８１の内面に固定されている。この支持部材９１は、金属板（薄板）から略円筒状に成形された筒状板壁部９２を有すると共に、筒状板壁部９２自身の後端９３が内側に曲げられて内向きフランジをなし、この内向きフランジに続いて内側に折り返し状に曲げられてなるバネ片９５を有している。なお、この支持部材９１は、保護筒８１の大径筒部８２の中間部位を縮径状にかしめて軸線Ｇ方向に向けて縮径状に変形させられており、その変形によりバネ片９５を保持部材７１の外周面７２ａに押付けて、保護筒８１内に固定して設けられている。一方、本形態では、その支持部材９１の後端（図１上端）９３である折り返し部が端子金具保持部材７１のフランジ７３の先端向き面７４に係止するように配置されている。すなわち、本形態では、このような支持部材９１が支持手段をなして、保持部材７１が先端側へ移動するのを規制している。

さて、次に、シール用弾性部材１０１について説明する。本形態では、保護筒８１におけるシール用筒部８３の内側には、リード線６１を先後に挿通させたシール用弾性部材１０１がその先端１０５を、端子金具保持部材７１の後端（図示上端）７５に接する状態として配置され、その状態において、シール用筒部８３が縮径状にかしめられることでそのシール用弾性部材１０１を径方向に圧縮している。ただし、シール用弾性部材１０１は、例えばフッ素ゴムからなり、自由状態（カシメ前）において、その先端（図１下端）寄り部位に対し、保護筒８１の肩部８４の先端向き面（内部の図示下向き面）８４ａと端子金具保持部材７１（フランジ７３）の後端７５とに挟まれるように外径が、シール用弾性部材１０１の本体部１０２よりも大径に形成された保持部材押圧部１０３が一体に形成されている（図４〜図６参照）。これにより、本例においてシール用弾性部材１０１は、自由状態では、先端側に大径部がある同心で径違いの円柱状を呈している。

また、自由状態において、保持部材押圧部１０３をなす大径部の外径は保持部材７１の後端（フランジ７３）の外径と略同じとされ、小径部をなす本体部１０２の外径はカシメ前のシール用筒部８３の内径と同じか、隙間嵌め状態で、そのシール用筒部８３内に容易に装填できる外径とされている。（図４〜図６参照）そして、軸線Ｇに沿って形成された空孔１０６に対して、リード線６１を先後に挿通させているが、その空孔１０６のうち、先端寄り部位である保持部材押圧部１０３に対応する厚さ部位には、端子金具５１のバレル部５２が一部又は全部収容されるように、相対的に大径とされている。なお、本体部１０２と保持部材押圧部１０３の各厚みは本例では略同じとされている。しかして、シール用筒部８３を縮径状にかしめることにより、シール用筒部８３の内周面とシール用弾性部材１０１の本体部１０２の外周面の間、そして、各空孔１０６の内周面と各リード線６１の外周面の間のシールが保持されている。

一方、本形態では、このようにシール用筒部８３を縮径状にかしめてシール用弾性部材１０１を圧縮している状態において、保護筒８１の肩部８４には、先端側に向けて凹設される形の塑性変形が付与されてなる凹部８６が設けられている（図１、図２参照）。ただし、この凹部８６は、環状をなす肩部８４の、シール用筒部８３寄り部位、すなわち軸線Ｇ寄り部位を、シール用筒部８３の周方向に沿う形で環状に設けられている（図３参照）。この凹部８６は、図２中に２点鎖線で示したように、変形前における肩部８４が軸線Ｇに垂直な平面上にあったのに対し、シール用筒部８３寄り部位が溝状となって凹む溝状の凹部８６をなしている。つまり、センサ１を後端側から見ると、凹部８６は円環状をなし、先端側に向けて肩部８４において凹設されたものである。

この凹部８６の形成前には、シール用弾性部材１０１における保持部材押圧部１０３のうちの後端面１０４と先端面１０５とが、肩部８４の先端向き面８４ａと、保持部材７１（フランジ７３）の後端７５との間に、それぞれ当接状態で挟まれていたが、この凹部８６の形成により、保持部材押圧部１０３は先端に圧縮変形を受けて挟まれている。すなわち、本発明において重要なのは、このような凹部８６を設けたことで、保持部材押圧部１０３が先端側に向けて圧縮されており、この保持部材押圧部１０３の弾性により、端子金具保持部材７１が支持部材９１に押え付けられている（押圧されている）構成とされている。この結果、保持部材７１はセンサ内において先後に安定して保持されているのである。なお、このような圧縮により、保持部材押圧部１０３の外周面は外向きに凸となすアール状に変形することになるが、本形態では、この状態においても、保持部材押圧部１０３の外周面と保護筒８１との内周面との間には環状の空間Ｋが形成されるように設定されている（図１、図２参照）。これは、この空間Ｋを持たせることで、断熱ゾーンを確保し、保護筒８１が高温となっても保持部材押圧部１０３に直に熱伝達されないようにして、その部位の熱劣化防止を図っている。因みに、本形態では、保持部材押圧部１０３の先後方向の圧縮歪み（圧縮率）が、１０〜３０％の範囲となるように凹部８６の深さが設定されている。

なお、図６の右上図に示した端子金具側半組立体３０１の組み立てについて詳述すると次のようである（図４、図５参照）。すなわち、各リード線６１の端部（先端）を、シール用弾性部材１０１の各リード線挿通用の各空孔１０６を通すと共に、保持部材７１内に設けられた各空孔７０を通し、その端部の芯線部を端子金具５１の後端のバレル部５２にカシメにて接続し、対向する端子金具５１の内向き山部が向き合うようにする。次に、保持部材７１の後端（図示上端）７５とシール用弾性部材１０１の先端（図示下端）１０５とが接するようにして、リード線６１を後方（図示上方）に引出す。そして、保持部材７１の外周面７２ａにその先端側（図示下側）から支持部材９１を外嵌めして、その後端部９３をフランジ７３の先端向き面７４に当接させ、内側で折り返し状に形成されたバネ片９５にて保持部材７１の外周面７２ａを弾性的に押さえつける。次に、シール用弾性部材１０１及び保持部材７１を包囲するように、これらに対して後方（図示上方）から保護筒８１を相対的に被せる。このとき、図５に示したように、保護筒８１の後端のシール用筒部８３と大径筒部８２との境界に位置する環状の肩部８４が、シール用弾性部材１０１の保持部材押圧部１０３の後端１０４に当り、その保持部材押圧部１０３の先端１０５を保持部材７１の後端７５に当接させる。次に、この状態において、保護筒８１の大径筒部８２の外周面のうち、支持部材９１の先後の中間部位に対応する部位８５を縮径する（絞り込む）ようにかしめる（図６の右上図参照）。こうして、支持部材９１の中間部位を絞り込んで、これを保護筒８１の内周面に固定すると、保持部材７１は、そのフランジ７３の先端向き面７４が支持部材９１の後端（図示上端）９３にて先端側への移動が規制された状態に保持される。

次に、こうして、組み付けられた端子金具側半組立て体３０１を、図６に示したように、素子側半組立体２０１の素子２１の後端寄り部位２３が、端子金具側半組立て体３０１における端子金具保持部材７１内の対向する端子金具５１に挟まれるように、両半組立体２０１，３０１を互いの軸線Ｇを一致させ。そして、相互に近接するようにして、素子２１の後端寄り部位２３を対向する端子金具５１間に挿入する。同時に保護筒８１の大径筒部８２の先端を、主体金具１１の後端寄り部位の円筒部１５に嵌合して、その嵌合部位を外周面側から加締め、その後溶接して固定する。

そして、図２に示したように、保護筒８１の後端（図示上端）のシール用筒部８３を縮径するようにかしめて、シール用弾性部材１０１の本体部１０２を径方向に圧縮する。そして、肩部８４に、先端側に向けて凹設される形の塑性変形を付与して凹部８６を設け、その凹部８６がシール用弾性部材１０１における保持部材押圧部１０３を先端側に向けて圧縮して、この保持部材押圧部１０３が保持部材７１を支持部材９１に（すなわち、先端側に）押え付けるようにするのである。なお、塑性変形によって凹部８６を設けるのは、シール用筒部８３を縮径するようにかしめるのと同時に行ってもよいし、前記したように、シール用筒部８３とは別に行ってもよい。

このようにして組み付けられた上記構成の本形態のセンサ１によれば、保護筒８１内において保持部材７１は支持部材９１で先端側への移動が規制された状態にある。一方、その状態の下で、保持部材７１のフランジ７３の後端（図示上端）７５と肩部８４との間には、シール用弾性部材１０１のうちの保持部材押圧部１０３が先後に圧縮された状態にある。したがって、その圧縮歪み（変形）分、保持部材押圧部１０３の先端１０５が保持部材７１の後端７５を先端に向けて弾性的に押圧している。すなわち、本例ではそのような押圧がある分、端子金具保持部材７１は保護筒８１内において、その先後方向に大きい支持力ないし固定力で保持されている。したがって、従来のセンサにおける保持部材に対する支持に比べると、本発明では保護筒８１内における保持部材７１の、とくに先後方向の支持が安定したものとなる。かくして、保護筒８１内において端子金具保持部材７１が弛緩したり動いたりすることを有効に防止できる。

前記形態では、シール用弾性部材１０１に一体に形成されている保持部材押圧部１０３として、大径の円柱状をなすもの、すなわち、後端側から見て外形が円をなすものを例示したが、このようなものに限定されるものではない。つまり、保持部材押圧部１０３は、肩部８４の先端向き面８４ａと保持部材７１のフランジ７３の後端７５とに挟まれ、保持部材７１を先端側に押圧するものであればよい。具体的には、後端側から見て外歯車の歯のように形成されていてもよい。

また、上記において、肩部８４の凹部８６は、断面、Ｖ溝状のものとして具体化したが、図７に示した凹部８６のように、断面、Ｕ溝状のものとして具体化できる。さらに、肩部８４の凹部８６は、これらのようにシール用筒部８３の周方向に環状をなすものに限定されるものではない。すなわち、凹部は、保持部材押圧部を先端側に向けて圧縮することによって、その弾性により、保持部材が先端側に押え付けられる構成とされていればよい。したがって、図８、図９に示したように本発明における凹部８６は、後端側から見て、軸線回りに角度間隔をおいて複数に分割して設けられていてもよい。

そして、前記形態においては、保持部材押圧部１０３をシール用弾性部材１０１の後端側に一体に形成したが、このようなシール用弾性部材１０１に一体の保持部材押圧部１０３に代えて、図１０に示したように、シール用弾性部材１０１とは別体（別部品）の部品である保持部材押圧用弾性部材１２３を、肩部８４と保持部材７１の間に介在させ、肩部８４に凹部８６を設けてこの保持部材押圧用弾性部材１２３にて保持部材７１を先端側に弾性的に押圧するようにしてもよい。図１１は、シール用筒部８３の縮径前であり、かつ、保持部材押圧用弾性部材１２３が圧縮される前の状態を示している。なお、図１０、図１１中、図２に示したのと同一の部位には、同一の符号を付し、その説明を省略するが、この場合には、シール用筒部８３内に設けられるシール用弾性部材１０１は、図２における本体部１０２に対応した部分のみとなる。すなわち、図１０、図１１に示した例は、図２におけるシール用弾性部材１０１をその肩部８４の先端向き面８４において分割したものでもある。

本発明のセンサは、上記した内容のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜に変更を加えて具体化することができる。例えば、上記においては、保持部材押圧部１０３が、肩部８４の先端向き面８４ａと保持部材７１のフランジ７３の後端７５との間に、それぞれ直接挟まれている場合を例示したが、例えば、平ワッシャーのような別部材を介して間接に挟まれていてもよい。また、上記においては、保持部材７１が先端側へ移動するのを規制する支持手段として支持部材９１を用いたが、そのような支持手段は保護筒自体の内面に形成してもよいし、主体金具１１の後端部に設けてもよいし、主体金具１１自身が保持部材７１を支持することもできる。さらに、上記においては、保持部材７１にはフランジ７３を設けたが、例えば保持部材７１の円筒部７２とフランジ７３の外径が同じ（つまり円筒状）であっても、シール用筒部８３よりも大径であれば良い。

なお、上記形態では素子が長寸の板状のものを有してなるセンサにおいて、具体化したが、本発明のセンサは、先端が閉じた中空軸状の素子であり、その内外面の酸素濃度差に対応して発生する起電力に基づいて、その測定対象ガスの酸素濃度を測定するようにしたセンサにおいても具体化できるし、温度センサなどその他のセンサにおいても具体化できる。

本発明のセンサの実施の形態例を説明する正面縦断面図。図１の要部拡大図及びその肩部のさらなる拡大図。図２において肩部を説明するＡ−Ａ線断面図（後端側から見た図）。図１のガスセンサを組立てる工程を説明する図。図１のガスセンサを組立てる工程を説明する図。図１のガスセンサを組立てる工程を説明する図。凹部の別例を示す要部拡大図。凹部の別例を示す、センサの後端側から見た肩部の拡大平面図。図８において肩部を説明するＢ−Ｂ線断面図（後端側から見た図）。保持部材押圧部に代えて、保持部材押圧用弾性部材を用いた実施例を示した要部拡大断面図。図１０において、シール用筒部の縮径前であり、かつ、保持部材押圧用弾性部材が圧縮される前の状態を示した図。従来のセンサを説明する縦断正面図。

符号の説明

１ガスセンサ
１１主体金具
２１センサ素子
５１端子金具
６１リード線
７１端子金具保持部材
７２ａ端子金具保持部材の外周面
７３フランジ（大径部）
７５端子金具保持部材の後端
８１保護筒
８３シール用筒部
８４肩部
８４ａ肩部の先端向き面
８６凹部
９１支持部材（支持手段）
１０１シール用弾性部材
１０３保持部材押圧部
１２３保持部材押圧用弾性部材
Ｇ軸線

Claims

筒状をなす主体金具と、その内側に配置されたセンサ素子と、
このセンサ素子の後端側に配置された絶縁材からなる端子金具保持部材と、
この端子金具保持部材内に配置されて前記センサ素子の電極に接続された端子金具と、
前記端子金具保持部材の外周面を包囲するように配置された筒状をなす保護筒と、
前記端子金具に接続されて前記保護筒の後端から外部に引き出されたリード線と、を備えてなるセンサであって、
前記端子金具保持部材は、先端側への移動を規制する支持手段によって支持されており、
前記保護筒はその後端部に、軸線側に向けて連なる環状の肩部を介して、相対的に小径をなすように形成されたシール用筒部を有しており、
このシール用筒部の内側には、前記リード線を先後に挿通させたシール用弾性部材が、前記端子金具保持部材の後端側に配置されていると共に、該シール用筒部が縮径状にかしめられることで前記シール用弾性部材が径方向に圧縮されてなるセンサにおいて、
前記端子金具保持部材の少なくとも一部には前記シール用筒部よりも大径な大径部を有し、
前記シール用弾性部材には、前記肩部の先端向き面と前記端子金具保持部材の前記大径部の後端とに挟まれる保持部材押圧部が一体に形成されており、
前記保護筒の肩部に、先端側に向けて凹設された凹部が設けられて、その凹部が前記保持部材押圧部を先端側に向けて圧縮することによって、該保持部材押圧部の弾性により、前記端子金具保持部材を前記支持手段に押え付ける構成とされていることを特徴とするセンサ。
前記保持部材押圧部のうち、前記肩部の先端向き面と、前記端子金具保持部材の前記大径部の後端とに当接する部分の先後方向の圧縮歪みが、１０％〜３０％の範囲となるように前記凹部が前記肩部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
前記肩部に設けられている前記凹部が、前記保護筒を後端側から見て、前記シール用筒部の周りに環状をなすように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ。
前記シール用弾性部材はゴム状弾性体からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ。
前記保持部材押圧部が、前記シール用弾性部材に一体に形成されたものに代えて、該シール用弾性部材とは別に設けられた保持部材押圧用弾性部材としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ。