JP5931701B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、酸素センサなど、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。

従来、被検出成分を検出する検出部が先端に形成された筒型の検出素子を、金属製のケーシングの内側に配置したガスセンサが知られている（特許文献１参照）。このようなガスセンサでは、検出素子から検出信号を取り出すための端子金具の先端側を、検出素子の筒穴内に挿通すると共に、端子金具の後端側を、検出素子よりも後端側に配置している。また、この端子金具の後端側を取り囲み、端子金具を保持するセパレータが、ケーシングの内部に設けられている。さらに、ケーシングの後端側には、ケーシングを閉塞すると共に、リード線を挿通する弾性部材（グロメット）が設けられている。そして、リード線と端子金具の後端側を、セパレータの内部で接続している。

特開２０１０−２２３７５０号公報

しかしながら、近年、ガスセンサの小型化の要求により、リード線をより先端側に配置し、リード線と端子金具とを検出素子の筒穴内にて接続することが考えられている。これにより、端子金具の全長を短くできるだけでなく、セパレータを設ける必要がなくなるため、検出素子と弾性部材との距離をできるだけ近づけることが可能となる。

これに対し、検出素子と弾性部材とを接触させることで、ガスセンサの小型化を最も達成することができる。しかしながら、検出素子を介して弾性部材に排気ガスや内燃機関等の熱が伝熱するため、弾性部材が熱劣化する虞がある。そこで、検出素子と弾性部材との間には、（従来よりも先端側には配置するものの）一定距離離間させる必要がある。

このとき、検出素子と弾性部材とが離間した領域には、リード線のみが配置されることとなるが、ガスセンサに振動や衝撃が生じたときに、リード線がガスセンサの径方向に揺れ動き、その結果、端子金具とリード線との接続部位に応力がかかり、リード線と端子金具とが接触不良を生じたり、リード線が端子金具から脱落してしまい、その結果、ガスセンサの検出精度が低下する虞があった。

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、検出素子と弾性部材との離間部位にてリード線が径方向に揺れ動くのを抑制し、ガスセンサの検出精度が低下することを抑制できるガスセンサを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るガスセンサは、軸線方向に延び、測定対象に向けられる先端側が閉じた筒状をなし、自身の外周面に外側電極、および自身の内周面に内側電極が設けられた検出素子と、前記検出素子の周囲を取り囲み、前記検出素子を保持する主体金具と、前記検出素子の筒穴内に挿入され、前記検出素子の前記内側電極と電気的に接続する筒状の端子金具と、前記端子金具に接続され、前記端子金具から後端側に延びるリード線と、前記主体金具の後端側に配置され、前記リード線を取り囲む金属筒状体と、該金属筒状体の後端側を閉塞すると共に、前記リード線を前記軸線方向に挿通させた弾性部材と、を備えるガスセンサであって、前記リード線と前記接続端子とは、前記検出素子の前記筒穴内にて接続されており、前記金属筒状体の内側であり、且つ前記主体金具と前記弾性部材との間には、リード線を軸線方向に挿通させる挿通孔を有する絶縁部材が配置されており、前記絶縁部材の前記挿通孔における最小の直径は、前記筒穴の後端に位置する開口の直径よりも小さいことを特徴とする。

本発明の一態様に係るガスセンサによれば、主体金具と弾性部材との間には、リード線を挿通させる挿通孔を有する絶縁部材を配置すると共に、この絶縁部材の挿通孔の最小の直径を、検出素子の筒穴の開口の直径よりも小さくしている。これにより、リード線がガスセンサの径方向に揺れ動こうとしても、絶縁部材の挿通孔が規制することで、端子金具とリード線との接続部位にかかる応力が小さくなり、リード線と端子金具とが接触不良を生じたり、リード線が端子金具から脱落することを抑制できる。その結果、ガスセンサの検出精度が低下することを抑制できる。特に、絶縁部材の挿通孔の最小の直径を、検出素子の筒穴の開口の直径よりも小さくしているので、リード線がガスセンサの径方向に揺れ動くことを規制することが効果的に達成できる。

また、主体金具と弾性部材とは、絶縁部材により一定距離離間している。これにより、検出素子を介して弾性部材に排気ガスや内燃機関等の熱が伝熱することを抑制でき、その結果、弾性部材が熱劣化することを抑制できる。

さらに、リード線と接続端子とが検出素子の筒穴内にて接続されているため、端子金具を検出素子よりも後端側に配置する必要がなく、端子金具の全長を短くでき、検出素子と弾性部材との距離をできるだけ近づけることが可能となる。その結果、ガスセンサを小型化できる。

なお、絶縁部材の挿通孔は、軸線方向に沿ってストレート形状（つまり、同径）に設けられていてもよいし、例えば、先端側に向かって窄むテーパ形状や後端側に向かって窄むテーパ形状を一部に有していてもよい。そして、挿通孔がテーパ形状の場合には、挿通孔の最小となる直径と検出素子の筒穴の開口の直径とを比較する。
また、検出素子の筒穴についても、軸線方向に沿ってストレート形状（つまり、同径）に設けられていてもよいし、例えば、先端側に向かって窄むテーパ形状に設けられていてもよい。そして、筒穴が先端側に向かって窄むテーパ形状の場合には、筒穴の最後端の開口の直径と絶縁部材の挿通孔の直径とを比較する。

また、本発明の一態様に係るガスセンサにおいて、前記絶縁部材は、前記金属筒状体から離間して配置されていることが好ましい。このように、絶縁部材が金属筒状体から離間して配置することで、外部からの飛石等により金属筒状体が変形したとしても、絶縁部材が金属筒状体の変形による影響を受けず、絶縁部材が変形や破損することを抑制できる。

また、本発明の一態様に係るガスセンサにおいて、前記絶縁部材は、前記主体金具と前記弾性部材とによって挟持されていることが好ましい。これにより、絶縁部材を金属筒状体内に容易に配置することが可能となる。特に、絶縁部材が金属筒状体から離間して配置される場合には、この構成を採用することで、絶縁部材を容易に金属筒状体内に配置することが可能となる。

また、本発明の一態様に係るガスセンサにおいて、前記リード線と前記端子金具とは、前記端子金具の先端部にて接続されていることが好ましい。端子金具の先端側にてリード線を接続しているので、端子金具を単に検出素子の筒穴内に挿入するだけで、リード線と端子金具とを検出素子の筒穴内にて接続する構成を採ることが可能となる。その結果、ガスセンサを小型化できる。

酸素センサ１の縦断面図である。 下部アセンブリ２００を説明するための図である。 下側アセンブリ２００に上側アセンブリ３００を配置する工程を説明するための図である。 加締部１０２、１０３、１０４を形成する工程を説明するための図である。

以下、本発明を具体化したガスセンサの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照し、ガスセンサの一例としての酸素センサ１の構造について説明する。図１に示す酸素センサ１は自動車等の内燃機関のエンジンから排出される排気ガスの排気管（図示外）やエンジンヘッドに取り付けられて使用されるものである。以下では、酸素センサ１の軸線Ｏ方向において、排気管やエンジンヘッド内に挿入される検出素子６の先端に向かう側（閉じている側であり図中下側）を先端側とし、これと反対方向に向かう側（図中上側）を後端側として説明する。また、軸線Ｏ方向と直交する方向を、酸素センサ１の径方向として説明する。

図１に示す酸素センサ１は、排気管内を流通する排気ガス中の酸素の有無を検出するためのセンサである。酸素センサ１は、細長で先が閉じられた筒状の検出素子６を主体金具５で取り囲んで保持した構造を有する。酸素センサ１からは、検出素子６の出力する信号を取り出すリード線１８が引き出されている。リード線１８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）に、電気的に接続されている。

検出素子６は、ジルコニアを主成分とする固体電解質体６１を、軸線Ｏ方向に延び、先端が閉じた筒状に形成し、内周側に基準電極６２を設け、外周側に検出電極６３を設けたものである。基準電極６２はＰｔまたはＰｔ合金からなり、固体電解質体６１の内面のほぼ全面を覆うように多孔質状に形成されている。検出電極６３も同様にＰｔまたはＰｔ合金からなり、固体電解質体６１の外面に多孔質状に形成されている。これにより、検出素子６の先端側（閉じた側）が、検出部６４として機能する。検出部６４を、排気管（図示外）内を流通する排気ガス中に晒すことで、ガス濃度検出を行う。図示しないが、検出電極６３は耐熱性セラミックスよりなる多孔質状の電極保護層により被覆されており、排気ガスによる被毒から保護されている。なお、検出素子６の軸線Ｏ方向の略中間位置には、径方向外側に向かって周方向に突出する拡径部６５が設けられている。

検出素子６は、自身の径方向周囲を筒状の主体金具５に取り囲まれた状態で、主体金具５の筒孔５５内に保持されている。主体金具５はＳＵＳ４３０等のステンレス鋼やＳ１７Ｃ等の炭素鋼からなる筒状の部材であり、先端側に、排気管やエンジンヘッドの取付部（図示外）に螺合する雄ねじ部５２が形成されている。先述の検出部６４は、筒孔５５内から先端側に突出されている。主体金具５の雄ねじ部５２の後端側には、径方向に拡径された工具係合部５３が形成されている。工具係合部５３には、酸素センサ１を排気管やエンジンヘッドの取付部（図示外）に取り付ける際に使用される取り付け工具が係合される。工具係合部５３と雄ねじ部５２との間の部位には、排気管やエンジンヘッドの取付部を介したガス抜けを防止するための環状のガスケット１１が嵌挿されている。主体金具５の後端部には、検出素子６や後述の内筒３を固定するための加締部５７が設けられている。検出素子６の後端部６６は、加締部５７よりも後端側に突出されている。

主体金具５の筒孔５５内には、その内周を径方向内側に向けて突出させた段部５９が設けられている。先述の拡径部６５は、後述するプロテクタ４の後端部４６を介して、段部５９に係止されている。言い換えると、段部５９は、拡径部６５との間でプロテクタ４の後端部４６を軸線Ｏ方向に挟持している。筒孔５５内には、拡径部６５の後端側で検出素子６の周囲を取り囲むように、滑石粉末からなる充填部材１５が充填されている。さらに筒孔５５内には、充填部材１５の後端側で検出素子６の周囲を取り囲むように、アルミナ製で筒状のスリーブ１６が配置されている。このスリーブ１６の後端側には、後述する内筒３の先端部３１をスリーブ１６との間で挟持するように、環状のパッキン１７が配置されている。

主体金具５の後端部を内側先端方向に加締めて加締部５７を形成することで、先端部３１およびスリーブ１６がパッキン１７を介して充填部材１５に対して押し付けられる。主体金具５の段部５９に向けて検出素子６の拡径部６５を押圧するよう、充填部材１５が主体金具５の筒孔５５内に圧縮充填される。筒孔５５の内周面と検出素子６の外周面との間の間隙は、充填部材１５によって気密に埋められる。このように、検出素子６は、主体金具５の加締部５７と段部５９との間において挟持された各部材を介し、主体金具５の筒孔５５内で固定される。

主体金具５の筒孔５５から先端側に突出する検出素子６の検出部６４は、有底筒状のプロテクタ４によって覆われている。プロテクタ４は、酸素センサ１が排気管やエンジンヘッド（図示外）に取り付けられるまでに、検出素子６の検出部６４に対する外部からの衝突を防止する。プロテクタ４の開放された側の周縁部である後端部４６は、テーパ状に曲げ加工されている。先述のように後端部４６が拡径部６５と段部５９とによって挟持されることで、プロテクタ４は検出部６４を内部に収容した状態で固定される。プロテクタ４の周面には、内部に排気ガスを導入し、検出素子６の検出部６４へと導く導入口４２が形成されている。プロテクタ４の底面には、内部に入り込んだ水滴や排気ガスを排出するための排出口４３が形成されている。

主体金具５の後端側には、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼やＳ１７Ｃ等の炭素鋼からなる筒状の内筒３（特許請求の範囲の「金属筒状体」に相当）が組み付けられている。内筒３は、軸線Ｏ方向に沿って延びる筒状に形成したものである。内筒３の先端部３１は、テーパ状に曲げ加工されている。内筒３は、先述のように加締部５７が形成されることで、先端部３１がスリーブ１６とパッキン１７とによって挟持されて、主体金具５の筒孔５５から後端側に突出した状態で固定される。筒孔５５から後端側へ向けて延びる内筒３は、検出素子６の後端部６６や後述の絶縁部材８の外周を取り囲んでいる。さらに、内筒３の周面を貫通する複数の孔部は、内筒３の内部に基準ガスとしての大気（外気）を導入するための第一導入孔３４である。第一導入孔３４は、内筒３の内部への外気導入を確保するために、内筒３とグロメット９の当接位置よりも先端側に形成されている。

内筒３に取り囲まれた検出素子６の筒穴６９には、リード線１８の先端部に設けられた接続金具（特許請求の範囲の「端子金具」に相当）２０が挿入されている。接続金具２０は、リード線１８内の導線（撚り線）を加締めて電気的な接続を行う接続部２１（特許請求の範囲の先端部に相当）と、接続部２１から後端側に延びるテーパ状の連設部２２と、連設部２２から後端側に延びる略円筒状の当接部２３と、当接部２３から径方向外側へ放射状に延びる突出部２４とを有する。つまり、接続金具２０の接続部２１は、接続金具２０の最先端側に設けられている。このとき、当接部２３が基準電極６２と接続され、ひいてはリード線１８が基準電極６２と電気的に接続される。

検出素子６の後端部６６の後端側には、内筒３と離間した状態で、絶縁部材８が配置されている。絶縁部材８は絶縁性セラミックスを筒状に形成したものであり、自身を軸線Ｏ方向に貫通する挿通孔８１を有する。挿通孔８１には、検出素子６内に配置された接続金具２０から後端側に延びるリード線１８が挿通される。

そして、この挿通孔８１の最小の直径Ａは、検出素子６の筒穴６９の開口の直径Ｂよりも小さくしている。なお、本実施形態では、検出素子６の筒穴６９の開口には、端子金具２０の挿入性を考慮し、面取りが施されているが、その場合、直径Ｂは、面取りの後端側に設けられる開口を指す。

セパレータ８の後端側には、フッ素系ゴムやＥＰＤＭ等からなるグロメット９（特許請求の範囲の「弾性部材」に相当）が配置されている。グロメット９は、軸線Ｏ方向に延びる略円柱状をなし、軸線Ｏ方向の略中央位置から径方向外側へ周状に突出する鍔部９２を有する。グロメット９のうちで鍔部９２よりも先端側の前柱部９５が、内筒３の後端側の開口３３に嵌められている。そして、後述するように開口３３付近が外側から加締められることにより、グロメット９が内筒３に固定される。言い換えると、前柱部９５が内筒３を径方向外側に押圧することで、グロメット９は内筒３を自身に固定する。

これにより、内筒３の内部では、絶縁部材８がグロメット９と検出素子６とによって軸線Ｏ方向に挟持される。そして、絶縁部材８は、グロメット９で支持されて後端側への移動が規制され、且つ、接続金具２０の突出部２４を介して検出素子６で支持されて先端側への移動が規制される。また、絶縁部材８の後端面がグロメット９の先端面と面接触し、しかもグロメット９の先端面の弾性変形によって絶縁部材８の後端面との密着性が高いため、セパレータ８の周方向（つまり、径方向）への移動も規制される。

さらに、内筒３の内部では、絶縁部材８がグロメット９に対して押し付けられた状態で保持されると共に、グロメット９は絶縁部材８の後端部に対応して弾性変形する。このとき、グロメット９の先端部中央には、絶縁部材８の後端部が埋まる凹部９３が形成される。グロメット９の先端部周縁には、凹部９３の輪郭に沿って先端側に突出し、絶縁部材８と内筒３との間隙に配置されるエッジ部９４が形成される。これにより、絶縁部材８はその後端部が凹部９３に収容された状態で、エッジ部９４によって径方向への移動がさらに規制される。

グロメット９も、絶縁部材８と同様に、自身を軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔９１を有する。貫通孔９１には、絶縁部材８の挿通孔８１から後端側に延びるリード線１８が挿通される。つまり、検出素子６内で接続金具２０を介して基準電極６２に接続されたリード線１８は、挿通孔８１、貫通孔９１を介して、酸素センサ１の外部に引き出されている。

内筒３の径方向外側において、第一導入孔３４を塞ぐように筒状のフィルタ７が配置されている。フィルタ７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により、水滴等を主体とする液体の透過は阻止し、かつ空気及び／又は水蒸気などの気体の透過は許容する撥水性フィルタである。

内筒３の径方向外側には、内筒３との間にフィルタ７を介在させると共に、内筒３の周囲を取り囲む筒状の金属部材である外筒１００が設けられている。外筒１００の後端部には、その内部にグロメット９の全体が嵌め込まれるとともに、環状の加締部１０４が形成されている。加締部１０４は、グロメット９のうちで鍔部９２よりも後端側の後柱部９６に対して、外筒１００を圧着固定する。

また、外筒１００の周面を貫通する複数の孔部は、外筒１００の内部に基準ガスとしての大気（外気）を導入するための第二導入孔１０１である。第二導入孔１０１は、フィルタ７への外気供給を確保するために、フィルタ７に対応する位置に形成されている。外筒１００の周面のうちで第二導入孔１０１の先端側および後端側には、それぞれ環状の加締部１０２、１０３が形成されている。加締部１０２、１０３は、第二導入孔１０１を挟んだ軸線Ｏ方向の両側で、外筒１００を内筒３に向けて圧着固定するとともに、フィルタ７を外筒１００と内筒３との間で挟持させる。

上記の構造によって、第二導入孔１０１から外筒１００の内部に導入された外気は、さらに第一導入孔３４から内筒３の内部に導入される。このとき、外気に含まれる水滴等は、フィルタ７によって内筒３内に侵入することが阻止される。なお、絶縁部材８と検出素子６の後端部６６との間には、放射状をなす接続金具２０の突出部２４によって、外気を導入可能な隙間１９が形成されている。内筒３内に導入された外気は、隙間１９を経由して検出素子６の筒穴６９内に導入される。

このように、本実施形態の酸素センサ１では、検出素子６の内部に基準ガスとして外気が導入される一方、検出素子６の外面（詳細には、検出部６４）には導入口４２から導入された排気ガスが接触する。そして、検出素子６の内外面の酸素濃度差に応じて、酸素濃淡電池起電力が生じる。この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基準電極６２からリード線１８を介して取り出すことにより、排気ガス中の酸素濃度を検出できる。

次に、図２〜図４を参照し、酸素センサ１の製造工程について説明する。
まず、主体金具５の後端側開口から、プロテクタ４を筒孔５５内に圧入する。このとき、プロテクタ４の後端部４６が段部５９に係止される位置まで、排出口４３を先端向きに圧入して、プロテクタ４を主体金具５内で仮固定する。

次に、主体金具５の後端側開口から、検出素子６を筒孔５５内に挿入する。このとき、検出素子６の拡径部６５がプロテクタ４の後端部４６に係止される位置まで、検出部６４を先端向きに挿入して、検出素子６を主体金具５内で仮固定する。

次に、主体金具５の後端側開口から、充填部材１５を検出素子６の周囲に充填する。これにより、充填部材１５は拡径部６５の後端側で、主体金具５と検出素子６との隙間を埋める。さらに、主体金具５の後端側開口から、スリーブ１６、内筒３、パッキン１７を順に検出素子６の周囲に装着する。これにより、スリーブ１６は充填部材１５に後端側から当接するとともに、内筒３の先端部３１がスリーブ１６とパッキン１７とで軸線Ｏ方向に挟持されて、内筒３はスリーブ１６から後端側に向けて立設された状態となる。

そして、主体金具５の後端側を内筒３の外周面に接触する位置まで径方向内側に加締めて、加締部５７を形成する。加締部５７の形成によってパッキン１７に付与される外圧が、内筒３の先端部３１を介してスリーブ１６、充填部材１５を先端側に押圧する。これにより、充填部材１５と段部５９との間で拡径部６５が強固に挟持されて、検出素子６が固定される。また、拡径部６５と段部５９と間で後端部４６が強固に挟持されて、プロテクタ４が固定される。さらに、スリーブ１６とパッキン１７との間で先端部３１が強固に挟持されて、内筒３が固定される。以上の工程により、図２に示すような、主体金具５、プロテクタ４、検出素子６、内筒３等が一体に組み付けられた下側アセンブリ２００が作製される。

次に、加締部５７の後端側で内筒３の外周面を覆うように、下側アセンブリ２００にフィルタ７を装着する。さらに、図３に示すように、予め作製された上側アセンブリ３００を、フィルタ７が装着された下側アセンブリ２００に組み付ける。上側アセンブリ３００は、グロメット９、外筒１００、リード線１８、絶縁部材８等が一体に組み付けられた部材であり、次のようにして作製されればよい。

組み付け前の外筒１００は、後柱部９６と略同径の筒状部である後筒部１０６と、後筒部１０６よりも先端側に設けられた、鍔部９２と略同径の筒状部である前筒部１０５と、後筒部１０６の先端縁から径方向外側に延び、前筒部１０５の後端縁に接続される連設部１０７とを有する。先述の第二導入孔１０１は、前筒部１０５に形成されている。連設部１０７の先端側開口を介して、グロメット９を外筒１００内に挿入する。このとき、グロメット９の鍔部９２が外筒１００の連設部１０７に係止される位置まで、後柱部９６を後端向きに挿入して、後柱部９６を後筒部１０６内に嵌め込む。

そして、リード線１８を貫通孔９１に後端側から挿入して、グロメット９の先端側にリード線１８を引き出す。さらに、グロメット９から引き出したリード線１８を挿通孔８１に後端側から挿入して、絶縁部材８の先端側にリード線１８を引き出す。絶縁部材８から引き出したリード線１８内の導線（撚り線）に接続部２１を加締めて、接続金具２０をリード線１８に固定する。これにより、接続金具２０の突出部２４とグロメット９との間で絶縁部材８が挟持されて、上側アセンブリ３００が作製される。

図３に示すように、上側アセンブリ３００を下側アセンブリ２００に組み付ける場合、内筒３の開口３３を介して、リード線１８の先端側に取り付けられた接続金具２０を、検出素子６の筒穴６９に挿入する。このとき、接続金具２０の突出部２４が検出素子６の後端部６６に係止される位置まで、接続部２１を先端向きに挿入する。当接部２３は、径方向外側に作用する自身のバネ力によって、検出素子６の内周面に接触した状態で筒穴６９に固定される。

一方、上記の接続金具２０の挿入に伴って、フィルタ７が取り付けられた内筒３が、前筒部１０５の先端側開口を介して外筒１００内に挿入されて、前筒部１０５とグロメット９の前柱部９５との隙間に進入する。そして、接続金具２０の突出部２４が検出素子６の後端部６６に係止された状態では、内筒３の後端部がグロメット９の鍔部９２に係止される位置まで、上側アセンブリ３００を更に先端側に押し込むことができる。このように上側アセンブリ３００を押し込むと、グロメット９が絶縁部材８に押圧されて弾性変形して、前柱部９５に凹部９３およびエッジ部９４が形成される。なお、本実施形態では、グロメット９が絶縁部材８に押圧されて弾性変形することで、前柱部９５に凹部９３およびエッジ部９４が形成されているが、グロメット９が絶縁部材８に押圧される前から、前柱部９５に凹部９３およびエッジ部９４が形成されていてもよい。

最後に、図３に示す組み付け状態のもと、図４に示すように、前筒部１０５における第二導入孔１０１の先端側および後端側を、それぞれ径方向内側に向けて周方向に加締めて、環状の加締部１０２、１０３を形成する。これにより、外筒１００が内筒３に対して圧着されて、上側アセンブリ３００が下側アセンブリ２００に固定されるとともに、外筒１００と内筒３との間でフィルタ７が固定される。さらに、後筒部１０６を径方向内側に向けて周方向に加締めて、環状の加締部１０４を形成する。これにより、外筒１００がグロメット９（詳細には、後柱部９６）に対して圧着固定されて、酸素センサ１が完成する。

以上説明したように、本実施形態に係る酸素センサ１によれば、主体金具５とグロメット９との間には、リード線８１を挿通させる挿通孔８１を有する絶縁部材８を配置すると共に、この絶縁部材８の挿通孔８１の最小の直径Ａを、検出素子６の筒穴６９の開口の直径Ｂよりも小さくしている。これにより、リード線８１が酸素センサ１の径方向に揺れ動こうとしても、絶縁部材８の挿通孔８１が規制することで、接続金具２０とリード線８１との接続部位にかかる応力が小さくなり、リード線８１と接続金具２０とが接触不良を生じたり、リード線８１が接続金具２０から脱落することを抑制できる。その結果、酸素センサ１の検出精度が低下することを抑制できる。
特に、絶縁部材８の挿通孔８１の最小の直径Ａを、検出素子６の筒穴６９の開口の直径Ｂよりも小さくしているので、リード線８１が酸素センサ１の径方向に揺れ動くことを規制することが効果的に達成できる。

また、主体金具５とグロメット９とは、絶縁部材８により一定距離離間している。これにより、検出素子６を介してグロメット９に排気ガスや内燃機関等の熱が伝熱することを抑制でき、その結果、グロメット９が熱劣化することを抑制できる。

さらに、リード線８１と接続金具２０とが検出素子６の筒穴６９内にて接続されているため、接続金具２０を検出素子６よりも後端側に配置する必要がなく、接続金具２０の全長を短くでき、検出素子６とグロメット９との距離をできるだけ近づけることが可能となる。その結果、酸素センサ１を小型化できる。

また、本実施形態に係る酸素センサ１によれば、絶縁部材８が内筒３から離間して配置しているので、外部からの飛石等により内筒３が変形したとしても、絶縁部材８が内筒３の変形による影響を受けず、絶縁部材８が変形や破損することを抑制できる。

また、本実施形態に係る酸素センサ１によれば、絶縁部材８は、主体金具５とグロメット９とによって挟持されているので、絶縁部材８を内筒３内に容易に配置することが可能となる。特に、絶縁部材８が内筒３から離間して配置される場合には、この構成を採用することで、絶縁部材８を容易に内筒３内に配置することが可能となる。

また、本実施形態に係る酸素センサ１によれば、リード線８１と接続金具２０とは、端子金具２０の先端側に設けられた接続部２１にて接続されていることが好ましい。接続金具２０の接続部２１にてリード線８１を接続しているので、接続金具２０を単に検出素子６の筒穴６９内に挿入するだけで、リード線８１と接続金具２０とを検出素子６の筒穴６９内にて接続する構成を採ることが可能となる。その結果、酸素センサ１を小型化できる。

尚、本発明は、以上詳述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。

また、上記実施形態では、本発明に係るセンサの一態様として、酸素センサである酸素センサ１を例示した。しかしながら、本発明は、検出素子から検出信号を取り出すためのリード線を保持するセラミック部材がケーシングの内部に設けられるセンサに適用できる。よって、酸素センサ以外のガスセンサ、例えばＨＣセンサやＮＯｘセンサなどに、本発明を適用してもよい。

１ 酸素センサ
３ 内筒
５ 主体金具
６ 検出素子
７ フィルタ
８ 絶縁部材
９ グロメット
１８ リード線
２０ 接続金具
３４ 第一導入孔
６２ 基準電極
６３ 検出電極
７２ 鍔部
８１ 挿通孔
９１ 挿通孔
１００ 外筒
１０１ 第二導入孔

Claims (4)

1. 軸線方向に延び、測定対象に向けられる先端側が閉じた筒状をなし、自身の外周面に外側電極、および自身の内周面に内側電極が設けられた検出素子と、
   前記検出素子の周囲を取り囲み、前記検出素子を保持する主体金具と、 前記検出素子の筒穴内に挿入され、前記検出素子の前記内側電極と電気的に接続する筒状の端子金具と、
   前記端子金具に接続され、前記端子金具から後端側に延びるリード線と、
   前記主体金具の後端側に配置され、前記リード線を取り囲む金属筒状体と、
   該金属筒状体の後端側を閉塞すると共に、前記リード線を前記軸線方向に挿通させた弾性部材と、
   を備えるガスセンサあって、
   前記リード線と前記端子金具とは、前記検出素子の前記筒孔内にて接続されており、
   前記金属筒状体の内側であり、且つ前記主体金具と前記弾性部材との間には、リード線を軸線方向に挿通させる挿通孔を有する絶縁部材が配置されており、
   前記絶縁部材の前記挿通孔における最小の直径は、前記筒孔の後端に位置する開口の直径よりも小さいことを特徴とするガスセンサ。
2. 前記絶縁部材は、前記金属筒状体から離間して配置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。
3. 前記絶縁部材は、前記主体金具と前記弾性部材とによって挟持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガスセンサ。
4. 前記リード線と前記端子金具とは、前記端子金具の先端側にて接続されていること特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガスセンサ。