特許 6885822 センサ用金属端子およびセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6885822

(24)【登録日】2021年5月17日

(45)【発行日】2021年6月16日

(54)【発明の名称】センサ用金属端子およびセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20210603BHJP

   H01R 13/46 20060101ALI20210603BHJP

   H01R 13/05 20060101ALI20210603BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20210603BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/409 100

   H01R13/46 301M

   H01R13/05 A

   G01N27/416 331

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-156602(P2017-156602)

(22)【出願日】2017年8月14日

(65)【公開番号】特開2019-35646(P2019-35646A)

(43)【公開日】2019年3月7日

【審査請求日】2020年1月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大場 健弘

(72)【発明者】

【氏名】三原 俊哉

【審査官】 櫃本 研太郎

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／０７５５５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１９０８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２１０２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２１４１８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４０６−２７／４１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に延びる長尺形状に形成されて前記軸線方向の先端側に検出部を有するとともに前記軸線方向の後端側に前記検出部の検出結果を示す検出信号を外部へ出力する電極端子部を有するセンサ素子と、前記検出信号を外部に出力するための信号経路を形成する信号線とを備えたセンサに用いられて、前記電極端子部から前記信号線へ前記検出信号を伝達するために、前記軸線方向に延びる形状に形成されるとともに前記センサ素子よりも前記軸線方向の後端側に配置されて前記電極端子部および前記信号線と電気的に接続されるセンサ用金属端子であって、
前記センサ素子よりも前記軸線方向の後端側に配置されるとともに前記軸線方向に沿って貫通する貫通孔を備えてアルミナを用いて形成されたセパレータの前記貫通孔内に収容されることにより、前記セパレータに保持され、
前記電極端子部に接触するように構成された端子接触部と、
前記端子接触部よりも前記軸線方向の後端側に配置され、前記信号線の芯線を加締め固定することにより、前記信号線と電気的に接続される信号線接続部と、
前記端子接触部と前記信号線接続部との間に配置され、内部に前記芯線を保持することができるように前記セパレータの前記貫通孔の一部分を塞ぐように形成された閉塞部とを備え、
前記閉塞部と前記貫通孔の内周面との間に形成される隙間における前記閉塞部と前記貫通孔の内周面との間の最大の距離が前記芯線の直径未満であるセンサ用金属端子。

【請求項2】

請求項１に記載のセンサ用金属端子であって、
前記端子接触部を備える先端側端子部材と、前記先端側端子部材よりも前記軸線方向の後端側に配置されて前記信号線接続部を備える後端側端子部材とに分離可能に形成され、
前記先端側端子部材は、前記端子接触部よりも前記軸線方向の後端側に配置されて前記後端側端子部材と連結するための先端側連結部を備え、
前記後端側端子部材は、前記信号線接続部よりも前記軸線方向の先端側に配置されて前記先端側端子部材と連結するための後端側連結部を備え、
前記先端側連結部は、メス型連結部であり、前記後端側連結部は、オス型連結部であり、
前記オス型連結部は、前記閉塞部であり、
前記オス型連結部は、前記軸線方向に対して垂直方向の断面が有端環状となるように筒状に形成されるとともに、前記オス型連結部における後端側から先端側に向かうに従って内径が小さくなるように形成され、
前記オス型連結部の先端側の端部における前記内径は前記芯線の直径より小さいセンサ用金属端子。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のセンサ用金属端子であって、
前記センサは、前記セパレータよりも前記軸線方向の後端側に配置されて前記信号線が挿入される閉塞部材を備え、
前記信号線接続部は、前記セパレータの内部に収容されるセンサ用金属端子。

【請求項4】

請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のセンサ用金属端子を備えるセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電極端子部を有するセンサ素子と、検出信号を外部に出力する信号線とを備えたセンサに用いられるセンサ用金属端子に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、電極端子部を有するセンサ素子と、センサ素子の電極端子部に電気的に接続される金属端子と、金属端子に電気的に接続されて検出信号を外部に出力するための信号経路を形成する信号線とを備えるセンサが記載されている。

【0003】

金属端子は、信号線に接続される信号線接続部を備えている。信号線接続部の内側に信号線の芯線を配置した状態で信号線接続部を加締めることにより、信号線接続部が芯線を取り囲んだ状態で信号線に固定され、金属端子と信号線とが電気的に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−３２３４７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、信号線接続部の内側に信号線の芯線を配置した状態で信号線接続部を加締めることにより、芯線が切断され、芯線屑が発生することがある。そして、芯線屑がセンサの内部に落下すると、芯線屑に起因してセンサの内部で短絡が発生する恐れがあった。

【0006】

本開示は、センサ内部の絶縁性を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様は、センサ素子と、信号線とを備えたセンサに用いられて、電極端子部から信号線へ検出信号を伝達するために、軸線方向に延びる形状に形成されるとともにセンサ素子よりも軸線方向の後端側に配置されて電極端子部および信号線と電気的に接続されるセンサ用金属端子である。センサ素子は、軸線方向に延びる長尺形状に形成されて軸線方向の先端側に検出部を有するとともに軸線方向の後端側に検出部の検出結果を示す検出信号を外部へ出力する電極端子部を有する。信号線は、検出信号を外部に出力するための信号経路を形成する。

【0008】

本開示のセンサ用金属端子は、センサ素子よりも軸線方向の後端側に配置されるとともに軸線方向に沿って貫通する貫通孔を備えるセパレータの貫通孔内に収容されることにより、セパレータに保持される。

【0009】

本開示のセンサ用金属端子は、端子接触部と、信号線接続部と、閉塞部とを備える。端子接触部は、電極端子部に接触するように構成される。信号線接続部は、端子接触部よりも軸線方向の後端側に配置され、信号線の芯線を加締め固定することにより、信号線と電気的に接続される。閉塞部は、端子接触部と信号線接続部との間に配置され、内部に芯線を保持することができるようにセパレータの貫通孔の一部分を塞ぐように形成される。

【0010】

本開示のセンサ用金属端子では、閉塞部と貫通孔の内周面との間に形成される隙間における閉塞部と貫通孔の内周面との間の最大の距離が芯線の直径未満である。
このように構成された本開示のセンサ用金属端子では、信号線接続部よりも先端側に配置された閉塞部が、内部に芯線を保持することができるようにセパレータの貫通孔の一部分を塞ぐように形成されている。このため、本開示のセンサ用金属端子は、信号線接続部から先端側に向けて落下した芯線屑が閉塞部の内部を通過してセンサ素子に至る事態の発生を抑制することができる。さらに、本開示のセンサ用金属端子では、閉塞部と貫通孔の内周面との間に形成される隙間における閉塞部と貫通孔の内周面との間の最大の距離が芯線の直径未満である。このため、本開示のセンサ用金属端子は、信号線接続部から先端側に向けて落下した芯線屑が閉塞部と貫通孔の内周面との間の隙間を通過してセンサ素子に至る事態の発生を抑制することができる。以上より、本開示のセンサ用金属端子は、芯線屑に起因してセンサの内部で短絡が発生するのを抑制し、センサ内部の絶縁性を向上させることができる。

【0011】

本開示の一態様では、本開示のセンサ用金属端子が、端子接触部を備える先端側端子部材と、先端側端子部材よりも軸線方向の後端側に配置されて信号線接続部を備える後端側端子部材とに分離可能に形成されるようにしてもよい。そして、先端側端子部材は、端子接触部よりも軸線方向の後端側に配置されて後端側端子部材と連結するための先端側連結部を備え、後端側端子部材は、信号線接続部よりも軸線方向の先端側に配置されて先端側端子部材と連結するための後端側連結部を備えるようにしてもよい。さらに、先端側連結部は、メス型連結部であり、後端側連結部は、オス型連結部であり、オス型連結部は、閉塞部であるようにしてもよい。この場合には、オス型連結部は、軸線方向に対して垂直方向の断面が有端環状となるように筒状に形成されるとともに、オス型連結部における後端側から先端側に向かうに従って内径が小さくなるように形成されるようにしてもよい。そして、オス型連結部の先端側の端部における内径は芯線の直径より小さいようにしてもよい。

【0012】

このように構成された本開示のセンサ用金属端子は、信号線接続部から先端側に向けて落下した芯線屑が後端側連結部の内部を通過してセンサ素子に至る事態の発生を抑制することができる。

【0013】

本開示の一態様では、センサは、セパレータよりも軸線方向の後端側に配置されて信号線が挿入される閉塞部材を備え、信号線接続部は、セパレータの内部に収容されるようにしてもよい。このように構成された本開示のセンサ用金属端子では、信号線接続部がセパレータの内部に収容されているため、信号線接続部が閉塞部材と接触してしまう事態の発生を抑制することができる。これにより、本開示のセンサ用金属端子は、信号線接続部と閉塞部材との接触に起因した閉塞部材の破損を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】ガスセンサ１の全体構成を示す断面図である。

【図2】検出素子５の概略構造を示す斜視図である。

【図3】先端側端子部材４３ａ，４３ｂの斜視図である。

【図4】先端側端子部材４３ａ，４３ｂと先端側セパレータ１３の斜視図である。

【図5】先端側端子部材４３ａと後端側端子部材４５の斜視図である。

【図6】オス型連結部１３２および後端側セパレータ１４の断面図である。

【図7】金属端子１５０の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に本開示の実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態のガスセンサ１は、内燃機関の排気管に対して先端部分を排気管内に突出させる形態で装着されて、排気ガス中のＮＯｘを検出するＮＯｘセンサである。

【0016】

ガスセンサ１は、図１に示すように、主体金具３と、検出素子５と、素子プロテクタ９と、外筒１１と、絶縁セパレータ１２と、閉塞部材１５と、複数の金属端子４１と、複数のリード線３７とを備えている。図１において、ガスセンサ１の下端側を先端側、ガスセンサ１の上端側を後端側、ガスセンサ１の長手方向を軸線方向という。

【0017】

主体金具３は、例えばステンレス等の耐熱金属で筒状に形成された部材である。検出素子５は、軸線方向に延びる長尺の板状に形成されており、主体金具３内に挿入されている。素子プロテクタ９は、主体金具３の先端側に配置されて検出素子５の先端側を覆う。外筒１１は、溶接部１１ａにより主体金具３の後端側に取り付けられるとともに検出素子５の外周を覆う。絶縁セパレータ１２は、外筒１１の内部に配置されて検出素子５の後端側を収容する。閉塞部材１５は、外筒１１の後端側を閉塞する。

【0018】

検出素子５は、排気ガスに向けられる先端側に、保護層５ａに覆われた検出部１９が形成され、図２に示すように、後端側の外表面のうち表裏の位置関係となる第１板面２１および第２板面２３に、電極端子部３１，３２，３３，３４，３５，３６が形成されている。

【0019】

検出素子５は、図１に示すように、先端側の検出部１９が排気管に固定される主体金具３の先端より突出するとともに、後端側の電極端子部３１，３２，３３，３４，３５，３６が主体金具３の後端より突出した状態で、主体金具３の内部に固定される。なお、電極端子部３１，３２，３３，３４，３５，３６は、図１には示されておらず、図２に示されている。

【0020】

電極端子部３１，３２，３３，３４，３５，３６には、それぞれ金属端子４１が接続されている。つまり、複数の金属端子４１は、絶縁セパレータ１２の内部にて、検出素子５と絶縁セパレータ１２との間に配置されることで、検出素子５の電極端子部３１，３２，３３，３４，３５，３６にそれぞれ電気的に接続される。金属端子４１は、先端側端子部材４３と、後端側端子部材４５を備える。

【0021】

複数の金属端子４１はそれぞれ、外部からガスセンサ１の内部に設置される複数のリード線３７に電気的に接続されている。なお、金属端子４１の詳細な構成は、後述する。
金属端子４１およびリード線３７は、リード線３７が接続される図示しない外部機器と検出素子５との間に流れる電流の電流経路を形成する。複数のリード線３７は、チューブ部材３８により束ねられている。なお、図１では、２本のリード線３７のみを示している。

【0022】

検出素子５は、図２に示すように、軸線方向に延びる板状の素子部５１と、同じく軸線方向に延びる板状のヒータ５３とが積層された直方体形状であり、その軸線方向に垂直の断面は矩形状である。図２では、保護層５ａを点線で示している。なお、図２では、軸線方向における中間部分を省略して検出素子５を示している。

【0023】

検出素子５は従来公知のものであるため、その内部構造等の詳細な説明は省略するが、その概略構成を以下に説明する。
まず、素子部５１は、例えば、固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素ポンプセルと基準セルとＮＯｘ検知セルと、中空の酸素測定室とＮＯｘ測定室を形成するためのスペーサとを備えている。このうち、固体電解質基板は、例えば、イットリアを安定化剤として固溶させたジルコニアから形成され、多孔質電極は、例えば、Ｐｔを主体に形成される。また、酸素測定室とＮＯｘ測定室を形成するスペーサは、アルミナを主体に構成されており、中空の酸素測定室の内側には、酸素ポンプセル及び基準セルの一方の多孔質電極が露出するように配置されている。スペーサは、酸素測定室が少なくとも素子部５１の先端側に位置するように形成されるとともに、外部から拡散律速部を介して酸素測定室へ被測定ガスを導入するためのガス用経路を備えている。ＮＯｘ測定室の内側にはＮＯｘ検知セルの一方の多孔質電極が露出するように配置されている。素子部５１のうち多孔質電極と酸素測定室とＮＯｘ測定室が形成される部分が検出部１９に相当する。

【0024】

一方、ヒータ５３は、アルミナを主体とする絶縁基板の間に、Ｐｔを主体とする発熱抵抗体パターンが挟み込まれて形成されている。そして、素子部５１とヒータ５３とは、セラミック層を介して互いに接合される。

【0025】

このような検出素子５では、図２に示すように、第１板面２１の後端側（すなわち、図２における右側）に３個の電極端子部３１，３２，３３が形成され、第２板面２３の後端側に３個の電極端子部３４，３５，３６が形成されている。電極端子部３１，３２，３３は、素子部５１に形成されるものであり、酸素ポンプセルにおける一対の多孔質電極及び基準セルの一方の多孔質電極にそれぞれ電気的に接続されている。電極端子部３４，３５，３６は、ヒータ５３に形成されるものであり、ヒータの厚さ方向に横切る図示しないビア導体を介して発熱抵抗体パターンの両端及びＮＯｘ検知セルの一方の多孔質電極に各々接続されている。

【0026】

主体金具３は、図１に示すように、その外表面に自身を排気管に固定するためのネジ部３ａを備えるとともに、その軸中心に貫通孔３ｂを有する筒状の部材である。なお、貫通孔３ｂには、径方向内側に突出する棚部３ｃが形成されている。主体金具３は、金属材料（例えば、ステンレスなど）で形成されている。

【0027】

主体金具３の貫通孔３ｂの内部には、検出素子５の径方向周囲を取り囲む状態で配置された環状の絶縁性材料（例えばアルミナなど）を用いて形成されたセラミックホルダ６１と、同様な環状の滑石リング６３と、同様な環状の絶縁性材料（例えばアルミナなど）を用いて形成されたセラミックスリーブ６７とが、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。

【0028】

セラミックスリーブ６７と主体金具３の後端部３ｄとの間には、加締パッキン６９が配置されている。なお、主体金具３の後端部３ｄは、加締パッキン６９を介してセラミックスリーブ６７を先端側に押し付けるように、加締められている。

【0029】

主体金具３の外周のうちネジ部３ａの後端側には、環状のガスケット６４が配置されている。ガスケット６４は、ガスセンサ１とセンサ取付位置との間の隙間からのガス抜けを抑制するものである。

【0030】

素子プロテクタ９は、主体金具３の先端側の外周に、検出素子５の突出部分を覆うように溶接部９ｄによって取り付けられた筒状の部材である。素子プロテクタ９は、耐熱性材料（例えばＳＵＳ３１０Ｓなど）を用いて形成されている。素子プロテクタ９は、外部プロテクタ９ａおよび内部プロテクタ９ｂを備える二重構造である。外部プロテクタ９ａおよび内部プロテクタ９ｂは、それぞれ、側壁または先端において、ガスの通過が可能な複数の孔部９ｃが形成されている。

【0031】

絶縁セパレータ１２は、先端側セパレータ１３と、後端側セパレータ１４とに分割可能に構成されている。
先端側セパレータ１３は、絶縁性材料（例えばアルミナなど）を用いて形成された円柱状の部材であり、外筒１１の内部に配置された筒状の保持金具７３によって、外筒１１の内部に保持されている。先端側セパレータ１３の内部には、軸線方向に貫通する端子配置孔１３ｂが形成されている。端子配置孔１３ｂには、検出素子５の後端部（すなわち、電極端子部３１，３２，３３，３４，３５，３６）が収容されるとともに、電極端子部３１，３２，３３，３４，３５，３６に電気的に接続される複数の金属端子４１の先端部（すなわち、先端側端子部材４３）が収容されている。先端側セパレータ１３は、その外表面に外向きに突出する環状の鍔部１３ｃが設けられている。先端側セパレータ１３は、鍔部１３ｃが保持金具７３に接触することで、外筒１１の内部における軸線方向の設置位置が規定される。

【0032】

後端側セパレータ１４は、絶縁性材料（例えばアルミナなど）を用いて形成された筒状の部材であり、外筒１１の内部のうち閉塞部材１５の先端側に配置されている。後端側セパレータ１４の内部には、軸線方向に貫通する端子配置孔１４ａが複数箇所に形成されている。後端側セパレータ１４は、複数の端子配置孔１４ａのそれぞれに金属端子４１の後端部（すなわち、後端側端子部材４５）を収容している。

【0033】

閉塞部材１５は、可撓性材料（例えばフッ素樹脂）を用いて形成されたグロメットである。閉塞部材１５は、外筒１１の後端側開口部に配置されて、外筒１１が外側から内側向きに加締められることで、外筒１１に固定されている。閉塞部材１５は、複数のリード線３７を挿入するための複数の貫通孔１５ａを備えている。

【0034】

複数のリード線３７は、それぞれ異なる金属端子４１の後端側に、加締めによって接続されるとともに、閉塞部材１５の貫通孔１５ａに挿入されて外部に延びている。
次に、金属端子４１について説明する。

【0035】

上述したように、金属端子４１は、先端側端子部材４３と、後端側端子部材４５とを備える。
先端側端子部材４３は、高温に繰り返し晒されても弾性を保持可能な金属材料で構成されており、例えば、Ｎｉを主体とする合金材料（例えば、ＮＣＦ７１８など）を用いて構成されている。先端側端子部材４３は、図３に示すように、互いに形状が異なる先端側端子部材４３ａおよび先端側端子部材４３ｂが設けられている。

【0036】

先端側端子部材４３ａは、長尺薄板状の金属材料を折曲加工して形成されており、本体部１０１と、メス型連結部１０２と、延設部１０３と、折曲部１０４と、素子接触部１０５とを備える。

【0037】

本体部１０１は、軸線方向に延びる長尺板状に形成されている。
メス型連結部１０２は、２つの収容部１０２ａと、２つの端子接触部１０２ｂとを備える。

【0038】

２つの収容部１０２ａはそれぞれ、本体部１０１の後端側において、本体部１０１の両端部から本体部１０１における短手方向（すなわち、軸線方向に垂直な方向）に沿って延びて設けられており、２つの収容部１０２ａと本体部１０１とにより、後述のオス型連結部１３２を包囲できる形状に形成される。これにより、メス型連結部１０２の後端側の端部において、後端側端子部材４５を挿入するための挿入口１０２ｃが形成される。

【0039】

なお、メス型連結部１０２には、本体部１０１と対向する箇所に切欠部１０２ｄが形成されている。これにより、２つの収容部１０２ａと本体部１０１とによりオス型連結部１３２を包囲する部分は、軸線方向に垂直な断面形状が、一ヶ所で切れ目を有する円となるように形成されている。

【0040】

２つの端子接触部１０２ｂは、２つの収容部１０２ａのそれぞれに対応して設けられている。端子接触部１０２ｂは、収容部１０２ａにおける切欠部１０２ｄの付近で収容部１０２ａから軸線方向先端側に向けて延びて設けられており、先端側へ向かうにつれて径が小さくなるように、収容部１０２ａとの連結部分で内側へ折り曲げられている。

【0041】

延設部１０３は、本体部１０１における短手方向に沿った両端部から延びて設けられている。延びる方向は本体部１０１の板面に対して略垂直な方向である。先端側端子部材４３ａは、延設部１０３を備えることにより、先端側端子部材４３ａの強度が向上する。

【0042】

折曲部１０４は、本体部１０１の先端側において、本体部１０１の板面に対して垂直な方向に折り曲げられて形成されており、本体部１０１と素子接触部１０５とを繋ぐ連結部分である。

【0043】

素子接触部１０５は、折曲部１０４を介して本体部１０１に連結されており、折曲部１０４の弾性変形により、本体部１０１との隙間寸法が変更可能に形成されている。
先端側端子部材４３ｂは、長尺薄板状の金属材料を折曲加工して形成されており、本体部１１１と、メス型連結部１１２と、延設部１１３と、折曲部１１４と、素子接触部１１５とを備える。

【0044】

本体部１１１は、軸線方向に延びる長尺板状に形成されている。
メス型連結部１１２は、メス型連結部１０２と同様に、２つの収容部１１２ａと、２つの端子接触部１１２ｂとを備える。また、メス型連結部１１２の後端側の端部において、後端側端子部材４５を挿入するための挿入口１１２ｃが形成される。また、メス型連結部１１２には、本体部１１１と対向する箇所に切欠部１１２ｄが形成されている。

【0045】

延設部１１３は、本体部１１１における短手方向に沿った一端部から延びて設けられている。延びる方向は本体部１１１の板面に対して略垂直な方向である。先端側端子部材４３ｂは、延設部１１３を備えることにより、先端側端子部材４３ｂの強度が向上する。

【0046】

折曲部１１４は、本体部１１１の先端側において、本体部１１１の板面に対して垂直な方向に折り曲げられて形成されており、本体部１１１と素子接触部１１５とを繋ぐ連結部分である。

【0047】

素子接触部１１５は、折曲部１１４を介して本体部１１１に連結されており、折曲部１１４の弾性変形により、本体部１１１との隙間寸法が変更可能に形成されている。
このように構成された先端側端子部材４３ａ，４３ｂはそれぞれ、素子接触部１０５，１１５が検出素子５の電極端子部３１〜３６と接触するにあたり、折曲部１０４，１１４の弾性変形により素子接触部１０５，１１５と検出素子５との接触状態を維持することができる。

【0048】

図４に示すように、先端側セパレータ１３における後端側の端面１３ａには、先端側端子部材４３を挿入するための６つの開口部１３ｄが形成されている。図４の左図に示すように、先端側端子部材４３ａおよび先端側端子部材４３ｂの何れか一方を開口部１３ｄから先端側セパレータ１３内に挿入する。これにより、図４の右図に示すように、先端側端子部材４３ａ，４３ｂはそれぞれ、メス型連結部１０２，１１２が端面１３ａから突出した状態で先端側セパレータ１３に保持される。

【0049】

図５は、先端側端子部材４３ａと後端側端子部材４５とを連結するために、先端側端子部材４３ａの挿入口１０２ｃに後端側端子部材４５を挿入する直前の状態を示している。図５における矢印Ｄｉは、後端側端子部材４５を挿入口１０２ｃへ挿入するときの挿入方向を示す。

【0050】

後端側端子部材４５は、例えば、ステンレス合金（例えば、ＳＵＳ３０４）を用いて構成されている。後端側端子部材４５は、図５に示すように、長尺薄板状の金属材料を折曲加工して形成されており、信号線接続部１３１と、オス型連結部１３２とを備える。

【0051】

信号線接続部１３１は、曲げ加工により変形することで、リード線３７の芯線３７ａを包囲可能な筒型形状となるように構成されている。なお、リード線３７の芯線３７ａは、図５には示されておらず、図１に示されている。信号線接続部１３１は、内側にリード線３７の芯線３７ａを配置した状態で径方向内向きに加締め加工されることで、リード線３７の芯線３７ａと接続される。

【0052】

オス型連結部１３２は、信号線接続部１３１の先端側において、筒型形状に形成されるとともに、軸線方向に対して垂直な断面が有端環状となるように形成されている。オス型連結部１３２の外径寸法は、メス型連結部１０２の挿入口１０２ｃの内径よりも小さくなるように設定されている。またオス型連結部１３２は、先端側に縮径部１４１を備えている。縮径部１４１は、先端側に向かうに従い縮径する形状に形成されている。そして、縮径部１４１の先端側の端部１４１ａにおける縮径部１４１の内径は、リード線３７の芯線３７ａの直径より小さくなるように形成されている。

【0053】

このように構成された後端側端子部材４５は、信号線接続部１３１がリード線３７の芯線３７ａに電気的に接続されることで、リード線３７を介して外部機器と電気的に接続される。

【0054】

そして、メス型連結部１０２の内部にオス型連結部１３２が挿入されることにより、先端側端子部材４３ａと後端側端子部材４５とが連結される。同様に、メス型連結部１１２の内部にオス型連結部１３２が挿入されることにより、先端側端子部材４３ｂと後端側端子部材４５とが連結される。

【0055】

図６は、図１において一点鎖線で示す箇所の断面図である。図６に示すように、オス型連結部１３２の外径Ｄｏは、オス型連結部１３２が後端側セパレータ１４の端子配置孔１４ａ内に挿入されている状態においてオス型連結部１３２と端子配置孔１４ａの内周面との間の隙間間隔Ｄｓ１がリード線３７の芯線３７ａの直径より小さくなるように形成されている。

【0056】

このように構成された金属端子４１は、検出素子５と、リード線３７とを備えたガスセンサ１に用いられる。また金属端子４１は、電極端子部３３，３６からリード線３７へ検出信号を伝達するために、軸線方向に延びる形状に形成されるとともに検出素子５よりも軸線方向の後端側に配置されて電極端子部３３，３６およびリード線３７と電気的に接続される。検出素子５は、軸線方向に延びる長尺形状に形成されて軸線方向の先端側に検出部１９を有するとともに軸線方向の後端側に検出部１９の検出結果を示す検出信号を外部へ出力する電極端子部３３，３６を有する。リード線３７は、検出信号を外部に出力するための信号経路を形成する。

【0057】

金属端子４１は、検出素子５よりも軸線方向の後端側に配置されるとともに軸線方向に沿って貫通する端子配置孔１４ａを備える絶縁セパレータ１２の端子配置孔１４ａ内に収容されることにより、絶縁セパレータ１２に保持される。

【0058】

金属端子４１は、素子接触部１０５と、信号線接続部１３１と、オス型連結部１３２とを備える。素子接触部１０５は、電極端子部３３，３６に接触するように構成される。信号線接続部１３１は、素子接触部１０５よりも軸線方向の後端側に配置され、リード線３７の芯線３７ａを加締め固定することにより、リード線３７と電気的に接続される。オス型連結部１３２は、素子接触部１０５と信号線接続部１３１との間に配置され、内部に芯線３７ａを保持することができるように絶縁セパレータ１２の端子配置孔１４ａの一部分を塞ぐように形成される。

【0059】

金属端子４１では、オス型連結部１３２と端子配置孔１４ａの内周面との間に形成される隙間におけるオス型連結部１３２と端子配置孔１４ａの内周面との間の最大の距離が芯線３７ａの直径未満である。

【0060】

このように金属端子４１では、信号線接続部１３１よりも先端側に配置されたオス型連結部１３２が、内部に芯線３７ａを保持することができるように絶縁セパレータ１２の端子配置孔１４ａの一部分を塞ぐように形成されている。このため、金属端子４１は、信号線接続部１３１から先端側に向けて落下した芯線屑がオス型連結部１３２の内部を通過して検出素子５に至る事態の発生を抑制することができる。さらに、本開示の金属端子４１では、オス型連結部１３２と端子配置孔１４ａの内周面との間に形成される隙間におけるオス型連結部１３２と端子配置孔１４ａの内周面との間の最大の距離が芯線の直径未満である。このため、金属端子４１は、信号線接続部１３１から先端側に向けて落下した芯線屑がオス型連結部１３２と端子配置孔１４ａの内周面との間の隙間を通過して検出素子５に至る事態の発生を抑制することができる。以上より、金属端子４１は、芯線屑に起因してガスセンサ１の内部で短絡が発生するのを抑制し、ガスセンサ１内部の絶縁性を向上させることができる。

【0061】

また金属端子４１は、素子接触部１０５を備える先端側端子部材４３ａと、先端側端子部材４３ａよりも軸線方向の後端側に配置されて信号線接続部１３１を備える後端側端子部材４５とに分離可能に形成される。そして、先端側端子部材４３ａは、素子接触部１０５よりも軸線方向の後端側に配置されて後端側端子部材４５と連結するためのメス型連結部１０２を備える。後端側端子部材４５は、信号線接続部１３１よりも軸線方向の先端側に配置されて先端側端子部材４３ａと連結するためのオス型連結部１３２を備える。そして、オス型連結部１３２は、軸線方向に対して垂直方向の断面が有端環状となるように筒状に形成されるとともに、オス型連結部１３２における後端側から先端側に向かうに従って内径が小さくなるように形成される。そして、オス型連結部１３２の先端側の端部１４１ａにおける内径は芯線３７ａの直径より小さい。

【0062】

これにより、金属端子４１は、信号線接続部１３１から先端側に向けて落下した芯線屑がオス型連結部１３２の内部を通過して検出素子５に至る事態の発生を抑制することができる。

【0063】

またガスセンサ１は、絶縁セパレータ１２よりも軸線方向の後端側に配置されてリード線３７が挿入される閉塞部材１５を備え、信号線接続部１３１は、絶縁セパレータ１２の内部に収容される。このように、信号線接続部１３１が絶縁セパレータ１２の内部に収容されているため、信号線接続部１３１が閉塞部材１５と接触してしまう事態の発生を抑制することができる。これにより、金属端子４１は、信号線接続部１３１と閉塞部材１５との接触に起因した閉塞部材１５の破損を抑制することができる。

【0064】

なお、金属端子４１はセンサ用金属端子に相当し、電極端子部３３，３６は電極端子部に相当し、検出素子５はセンサ素子に相当し、リード線３７は信号線に相当し、ガスセンサ１はセンサに相当する。

【0065】

また、絶縁セパレータ１２はセパレータに相当し、端子配置孔１４ａは貫通孔に相当し、素子接触部１０５は端子接触部に相当し、オス型連結部１３２は閉塞部に相当し、メス型連結部１０２は先端側連結部に相当し、オス型連結部１３２は後端側連結部に相当する。

【0066】

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
例えば上記実施形態では、金属端子４１が先端側端子部材４３と後端側端子部材４５とに分割される形態を示したが、金属端子が単一部材で構成されるようにしてもよい。例えば、図７に示すように、金属端子１５０は、長尺薄板状の金属材料を折曲加工して形成されており、本体部１５１と、信号線接続部１５２と、閉塞部１５３と、折曲部１５４と、素子接触部１５５とを備える。

【0067】

本体部１５１は、軸線方向に延びる長尺板状に形成されている。信号線接続部１５２は、収容部１６１，１６２を備える。収容部１６１，１６２はそれぞれ、本体部１５１の後端側において、本体部１５１の両端部から本体部１５１における短手方向（すなわち、軸線方向に垂直な方向）に沿って延びて設けられている。延びる方向は本体部１５１の板面に対して略垂直な方向である。信号線接続部１５２は、曲げ加工により、収容部１６１，１６２と本体部１５１とによりリード線３７の芯線３７ａを包囲できる形状に変形する。

【0068】

閉塞部１５３は、延設部１７１，１７２と折曲部１７３とを備える。延設部１７１，１７２は、本体部１５１における短手方向に沿った両端部から延びて設けられている。延びる方向は本体部１５１の板面に対して略垂直な方向である。折曲部１７３は、延設部１７２の先端側において、延設部１７２の板面に対して垂直な方向に折り曲げられて形成される。そして閉塞部１５３は、折曲部１７３と延設部１７１の先端部との間に形成される隙間の隙間間隔Ｄｓ２がリード線３７の芯線３７ａの直径より小さくなるように形成されている。さらに閉塞部１５３は、金属端子１５０が絶縁セパレータの端子配置孔内に挿入されている状態において閉塞部１５３と端子配置孔の内周面との間の隙間間隔がリード線３７の芯線３７ａの直径より小さくなるように形成されている。なお、閉塞部１５３と端子配置孔の内周面との間の隙間間隔とは、延設部１７１，１７２と折曲部１７３及び本体部１５１を軸線方向に投影した領域と端子配置孔の内周面との間の隙間間隔の意味である。

【0069】

折曲部１５４は、本体部１５１の先端側において、本体部１５１の板面に対して垂直な方向に折り曲げられて形成されており、本体部１５１と素子接触部１５５とを繋ぐ連結部分である。

【0070】

素子接触部１５５は、折曲部１５４を介して本体部１５１に連結されており、折曲部１５４の弾性変形により、本体部１５１との隙間寸法が変更可能に形成されている。
なお、金属端子１５０はセンサ用金属端子に相当し、素子接触部１５５は端子接触部に相当する。

【0071】

上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

【符号の説明】

【0072】

１…ガスセンサ、５…検出素子、１２…絶縁セパレータ、１４ａ…端子配置孔、１９…検出部、３３，３６…電極端子部、３７…リード線、３７ａ…芯線、４１…金属端子、１０５…素子接触部、１３１…信号線接続部、１３２…オス型連結部、１５０…金属端子、１５２…信号線接続部、１５３…閉塞部、１５５…素子接触部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】