ガスセンサ
【課題】樹脂からなるコネクタ部の形状の自由度を高めるとともに形状の精度を高め、成形の容易化を図ることができるガスセンサを提供する。
【解決手段】特定ガス成分の濃度を測定するセンサ素子１２と、センサ素子１２を内部に収納するハウジング１３と、ハウジング１３に取り付けられる樹脂から形成された基体部２１と、を少なくとも備えるガスセンサ１であって、基体部２１は、少なくとも、基体部２１におけるハウジング１３側の部分であり、ハウジング１３と一体に成形される第１基体部２２と、第１基体部２２とは別に成形され、基体部２１におけるハウジング１３と反対側の部分であり、センサ素子１２と電気的に接続される複数の端子２６が、センサ素子１２の挿入方向に対して交差する方向に延びて内部に配置されたコネクタ部２３ｃを有する第２基体部２３と、から構成されていることを特徴とする。
【解決手段】特定ガス成分の濃度を測定するセンサ素子１２と、センサ素子１２を内部に収納するハウジング１３と、ハウジング１３に取り付けられる樹脂から形成された基体部２１と、を少なくとも備えるガスセンサ１であって、基体部２１は、少なくとも、基体部２１におけるハウジング１３側の部分であり、ハウジング１３と一体に成形される第１基体部２２と、第１基体部２２とは別に成形され、基体部２１におけるハウジング１３と反対側の部分であり、センサ素子１２と電気的に接続される複数の端子２６が、センサ素子１２の挿入方向に対して交差する方向に延びて内部に配置されたコネクタ部２３ｃを有する第２基体部２３と、から構成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出ガスの濃度を測定するセンサ素子を備えるガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関においては、消費燃料の低減を図るためや、排気ガスの浄化を図るために、燃焼室に送り込まれる空気（酸素）と燃料との割合である空燃比を調節する制御が一般的になっている。この空燃比を制御するために、吸気ガスに含まれる酸素の割合や、排気ガスに含まれる酸素の割合を測定するガスセンサの測定信号が用いられている。
【０００３】
上述のガスセンサは、酸素の濃度を測定するセンサ素子と、センサ素子の周囲を覆う保護カバーと、センサ素子を保持する主体金具と、センサ素子の測定信号を外部に出力する複数の端子を備える基体部と、が主に設けられている。従来、基体部は金属製の薄板を複数枚組み付けて作成されていたが、組み付けが面倒であり、手間がかかるという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、樹脂からなる基体部を主体金具などと一体にインサート成形する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように基体部を樹脂で主体金具などと一体に形成することにより、複数の金属製の薄板を複数枚組み付けるという手間を簡略化することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３２７７９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４５２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたガスセンサは、ガスセンサの長手方向と、基体部における端子の長手方向（言い換えると、外部の配線を抜き差しする方向）とが同一方向に並んで配置された構成を有している。そのため、ガスセンサの基体部に、外部から配線を接続する場合、内燃機関の周囲の配置空間の制約が厳しいと、配線を基体部に接続できないという問題があった。
【０００７】
この問題を解決するために、ガスセンサの長手方向と、基体部における端子の長手方向とを、交叉して配置する構成のガスセンサも提案されている。
しかしながら、このような構成を有する基体部は、特許文献１に記載された基体部と比較して複雑な構成を有するため、基体部をインサート成形する際に用いられる金型の形状が複雑化しやすいという問題があった。また、保護カバーに設けられた流通孔の位置と、端子の長手方向とが取りうる相対的な位置範囲が、ガスセンサの形状による制限を受けやすいという問題があった。その他にも、樹脂からなる基体部をインサート成形する場合、成形後に発生する樹脂の収縮などによる基体部の変形を防止するために、基体部が取りうる形状に制限があるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、樹脂からなるコネクタ部の形状の自由度を高めるとともに形状の精度を高め、成形の容易化を図ることができるガスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のガスセンサは、内燃機関に設けられた流路内を流れるガスに含まれる特定ガス成分の濃度を測定するセンサ素子と、該センサ素子を内部に収納すると共に前記流路内に差し込まれるハウジングと、該ハウジングに取り付けられると共に前記流路の外側に配置される基体部と、を備えるガスセンサであって、前記基体部は、前記基体部における前記ハウジング側の部分である第１基体部と、前記第１基体部とは別に成形され、前記基体部における前記ハウジングと反対側の部分であり、前記センサ素子と電気的に接続される複数の端子が、前記センサ素子の挿入方向に対して交差する方向に延びて内部に配置されたコネクタ部を有する第２基体部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明のガスセンサによれば、基体部は、ハウジング側の部分である第１基体部と、コネクタ部を備える形状の第２基体部と、を備えて構成されている。このように構成することで、基体部の形状の自由度が高くなる。
【００１１】
具体的には、第１基体部を成形する際に、第１基体部の形状に制約を与えるのは、主にハウジングの形状となる。基体部を分割することなく一体に成形する場合には、主にハウジングの形状と、複数の端子の配置位置および配置方向とが制約となるのと比較して、第１基体部を成形する際の制約が少なくなり形状の自由度が高くなる。また、第２基体部を成形する際にも同様に、第２基体部の形状に制約を与えるのは、主に複数の端子の配置位置および配置方向となり、基体部を分割することなく一体に成形する場合と比較して、制約が少なくなり形状の自由度が高くなる。
【００１２】
さらに、基体部を分割することなく一体に成形する場合と比較して、第１基体部や第２基体部を簡素な形状、特に、軸対称や線対称な形状にし易くなる。そのため、成形後に発生する材料の収縮により、第１基体部や第２基体部に発生する変形を抑制しやすくなる。
【００１３】
第１基体部や第２基体部を、比較的、簡素な形状にし易くなるため、第１基体部や第２基体部を成形する際に用いられる金型の形状も、同様に簡素な形状とすることができる。そのため、金型の製造コスト低減を図ると共に金型の長寿命化を図ることができ、ひいてはガスセンサの製造コストの低減を図ることができる。
【００１４】
上記発明において、第２基体部は樹脂で成形されてなる構成を採ることができる。
このような構成を採ることで、第２基体部を樹脂成形する際に用いられる金型を簡素な形状とすることができ、金型の製造コスト低減を図ると共に金型の長寿命化を図ることができ、ひいてはガスセンサの製造コストの低減を図ることができる。
【００１５】
上記発明において前記第２基体部には、前記センサ素子および前記複数の端子を電気的に接続する中継部を収納する貫通孔が設けられ、前記複数の端子は、前記中継部側の端部において連結部により一体に繋がれた状態で、前記中継部側の端部を前記貫通孔の内部に突出させた状態で前記第２基体部と一体に成形され、その後、前記貫通孔の側面から内部に向かって突出する前記複数の端子における前記連結部を切り落とすことにより、前記複数の端子は前記第２基体部の内部に配置されることが望ましい。
【００１６】
このように、複数の端子における中継部側の端部を、貫通孔の側面から内部に向かって突出させることにより、複数の端子の間の配置精度の悪化を抑制しやすくなる。具体的には、連結部により一体となった複数の端子を金型の内部に配置するだけでよいため、複数の端子を一つずつ金型の内部に配置する場合と比較して、端子の配置精度の悪化を抑制しやすく、かつ端子の配置に要する手間を省略することができる。
【００１７】
また、複数の端子における中継部側の端部および連結部は、第２基体部における貫通孔の内部に向かって突出しているため、連結部を端子から切り離しやすい。つまり、連結部を端子から切り離す一対の切断具を、貫通孔の一方および他方の開口から侵入させることができるため、一方が塞がれた穴の内部に向かって連結部が突出している場合と比較して、一対の切断具で連結部および端子の間を挟み、切断することが容易である。
【００１８】
なお、複数の端子における中継部とは反対側の端部は、コネクタ部の内部に突出して配置され、外部の配線に電気的に接続可能とされている。
上記発明において前記第１基体部には、前記ハウジング側の部分であって、前記ハウジングが延びる方向に延びる下側部と、前記第２基体部側の部分であって、前記複数の端子が延びる方向に沿って延びる板状の上側部と、が設けられ、前記上側部における前記ハウジング側の面には凹部が形成されていることが望ましい。
【００１９】
このように、第１基体部の上側部に凹部を形成することにより、基体部の形状の精度を悪化させることなく、第１基体部を形成する際に用いられる材料の量を削減することができる。同時にガスセンサの軽量化を図ることができる。つまり、第１基体部には、軸対称性または面対称性を大きく崩すコネクタ部が設けられていないため、成形後の材料の収縮による変形が発生しにくい。特に、基体部のコネクタ部と配置が重なる位置に凹部を設けても、第１基体部としては変形が発生しにくいため、容易に凹部を設けることができる。
【００２０】
上記発明においては、前記ハウジングには、前記ハウジングの外周から径方向外側に向かって延びる板状のフランジ部が、さらに設けられ、前記第１基体部は、前記フランジ部を割り面とする第１金型および第２金型により、前記ハウジングおよび前記フランジ部と一体に成形されていることが望ましい。
【００２１】
このようにフランジ部が設けられている場合には、フランジ部を割り面とする第１金型および第２金型により、第１基体部はハウジングおよびフランジ部と一体に成形される。このように金型の割り面の配置位置が制限される場合に、基体部を分割することなく一体に成形する場合と比較すると、本発明のガスセンサでは、フランジ部と一体に成形される第１基体部にコネクタ部が設けられていないため、金型の形状を簡素化することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のガスセンサによれば、基体部を、ハウジング側の部分である第１基体部と、コネクタ部を備える形状の第２基体部と、を備えて構成することで、基体部の形状の自由度を高くすることができる。また、基体部を分割することなく一体に成形する場合と比較して、第１基体部や第２基体部を簡素な形状にできるため、成形後に発生する材料の収縮により、第１基体部や第２基体部に発生する変形を抑制することができる。さらに、第１基体部や第２基体部を成形する際に用いられる金型の形状も、同様に簡素な形状とすることができるため、金型の製造コスト低減を図ると共に金型の長寿命化を図ることができ、ひいてはガスセンサの成形の容易化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る酸素センサの概略構成を説明する断面視図である。
【図２】図１の下部基体部の構成を説明する部分断面図である。
【図３】図１の上部基体部の構成を説明する部分断面図である。
【図４】図１の酸素センサの組立工程を説明する斜視図である。
【図５】図２の下部基体部をインサート成形する金型を説明する断面視図である。
【図６】図３の上部基体部のインサート成形する金型を説明する断面視図である。
【図７】図６の連結部により一体とされた複数の端子の構成を説明する模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る酸素センサの概略構成を説明する断面視図である。
【図９】図８の下部基体部の構成を説明する部分断面図である。
【図１０】図８の酸素センサの組立工程を説明する斜視図である。
【図１１】図８の下部基体部のインサート成形を説明する断面視図である。
【図１２】従来の酸素センサに係る基体部のインサート成形を説明する断面視図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態における酸素センサの概略構成を表した断面視図である。
【図１４】図１３の酸素センサの組み立て工程のうち工程Ａから工程Ｄを表した説明図である。
【図１５】図１３の酸素センサの組み立て工程のうち工程Ｅから工程Ｇを表した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る酸素センサ１ついて図１から図７を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る酸素センサ１の概略構成を説明する断面視図である。
【００２５】
本実施形態の酸素センサ（ガスセンサ）１は、自動車等の車両の動力源となるエンジン（内燃機関）に適用されるものであり、より具体的には、エンジンに吸入されるガスに含まれる特定ガス成分としての酸素の濃度を測定するものである。酸素センサ１には、図１に示すように、センサ素子１２を含む素子アセンブリ１１と、基体部２１と、から主に構成されている。
【００２６】
素子アセンブリ１１は、その大半が吸入配管（流路）に差し込まれるものであり、吸入ガスの酸素濃度を測定するセンサ素子１２が内部に収納されたものである。素子アセンブリ１１には、図１に示すように、センサ素子１２と、センサ素子１２の内部に収納すると共にセンサ素子１２を保持する主体金具（ハウジング）１３、外部プロテクタ（ハウジング）１４、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃおよびスリーブ１５ｄと、から主に構成されている。
【００２７】
センサ素子１２は、吸入配管を流れる吸入ガスにおける酸素濃度を測定する測定部である。センサ素子１２は、主に、ポンプセルと、中空の測定室を有する絶縁層と、起電力セルと、補強板と、後述するヒータ３１とを順に積層して構成されるものである。
【００２８】
ポンプセルは、酸素イオン伝導性固体電解質体である部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2 ）により形成され、その表面と裏面のそれぞれに主として白金で形成された多孔質電極が設けられている。起電力セルは、ポンプセルと同じく酸素イオン伝導性固体電解質体である部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2 ）により形成されたものである。起電力セルの表面と裏面のそれぞれには、主として白金で形成された多孔質電極が設けられている。
【００２９】
ポンプセルに設けられた一対の多孔質電極のうちの一つと、起電力セルに設けられた一対の多孔質電極のうちの一つは、測定室に面するように配置され、互いに同電位に導通されるとともに、センサ素子１２の後端側表面に形成される１つの電極取出部に接続されている。ポンプセルにおける測定室と反対側に配置された多孔質電極、および、起電力セルにおける測定室と反対側に配置された多孔質電極は、センサ素子１２の後端側表面に形成された２つの電極取出部にそれぞれ接続されている。
【００３０】
補強板は、起電力セルの測定室と反対側に配置された多孔質電極を閉塞しつつ、多孔質電極の内部に基準酸素室を形成するように、起電力セルに積層されたものである。ポンプセルと起電力セルとの間には、上述したように、測定室が形成された絶縁層が介在している。この測定室は、絶縁層に別途配置された多孔質拡散層を介して外部のガス雰囲気、つまり吸入配管の内部を流れる吸入ガスと連通されている。
【００３１】
センサ素子１２における先端（図１の下端）には、酸素濃度に応じた電流が流れる検出部１２ａが構成され、後端（図１の上端）には、上記の３つの電極端子部や、ヒータ３１に電力を供給する２つの端子部が設けられている。センサ素子１２は、起電力セルに発生する起電力（電極間電圧）が一定になるように、酸素ポンプセルに流れる電流の流れ方向及び大きさが制御されている。なお、酸素ポンプセルのうち、多孔質電極が配置される部位が上記の検出部１２ａに相当する。
【００３２】
ヒータ３１は、補強板に積層され、ポンプセル、起電力セル、補強板と共に一体化されているものである。ヒータ３１は、導体からなるヒータ抵抗を一対のアルミナシートで挟み込んで形成されたものであり、ヒータ３１の一端が直流電源（例えば、電圧が１２Ｖのバッテリ）に接続され、他端がヒータ制御回路（図示せず）に接続されている。ヒータ制御回路を駆動させることによりヒータ３１が発熱すると、ポンプセル及び起電力セルの温度が上昇して活性化し、センサ素子１２によるガス検出（酸素濃度検出）が可能となる。
【００３３】
主体金具１３は、外部プロテクタ１４と比較して肉厚の筒状に形成され、内部にセラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃ、スリーブ１５ｄおよびセンサ素子１２などが収納される金属、例えばステンレス鋼から形成されたものである。
【００３４】
主体金具１３における先端側（図１の下側）は、中央と比較して外径を小さく形成され、この部分に外部プロテクタ１４が取り付けられている。その一方で、主体金具１３における後端側（図１の上側）も、中央と比較して外形を小さく形成され、この部分の外周面に環状に延びる溝部１３ａが設けられている（図２参照）。溝部１３ａは、後述する下部基体部２２を主体金具１３と一体にインサート成形する際に、下部基体部２２を構成する樹脂が内部に流入するものである。
【００３５】
外部プロテクタ１４は、一端が閉じられた円筒状に形成された金属部材であり、内部にセンサ素子１２の検出部１２ａを収納し、検出部１２ａを保護するものである。外部プロテクタ１４は、円筒の開口部に主体金具１３の先端側の端部が差し込まれた状態で、主体金具１３に溶接固定されている。
【００３６】
外部プロテクタ１４の円周面には、ガス導入孔１４ａが設けられている。ガス導入孔１４ａは、吸入配管を流れる吸入ガスを外部プロテクタ１４の内部に導き、センサ素子１２の検出部１２ａの周囲に吸入ガスを導くものである。本実施形態においてガス導入孔１４ａは、外部プロテクタ１４の円筒形状のおける中心軸方向（図１の上下方向）に延びる長方形状に形成された貫通孔である。ガス導入孔１４ａは、酸素センサ１を配置する際に、吸入配管内部のガス流れの下流に向かって開口するように配置されている。
【００３７】
セラミックリング１５ａは、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を用いて円筒状に形成された部材であり、内部にセンサ素子１２が挿通されたものである。第１滑石リング１５ｂおよび第２滑石リング１５ｃは、滑石粉末を圧縮して円筒状に固めた部材であり、内部にセンサ素子１２が挿通されたものである。
【００３８】
セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ及び第２滑石リング１５ｃは、センサ素子１２の先端から後端に向かって、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ及び第２滑石リング１５ｃが順に並んで配置されている。さらに、セラミックリング１５ａおよび第１滑石リング１５ｂの全体と、第２滑石リング１５ｃの下端は、一端が閉じられた円筒状に形成された金属カップ１５ｅの内部に収納されている。金属カップ１５ｅは、主体金具１３の内周面と、セラミックリング１５ａおよび第１滑石リング１５ｂの外周面との間に配置されている。なお、金属カップ１５ｅにおける閉じられた端部には、センサ素子１２が挿通される貫通孔が形成されている。
【００３９】
スリーブ１５ｄは、第２滑石リング１５ｃの後端側に配置された円筒状に形成された部材であり、主体金具１３と共に、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂおよび第２滑石リング１５ｃをセンサ素子１２の先端に向かって押し付けるものである。スリーブ１５ｄの後端（図２の上端）と主体金具１３との間には、円環状のパッキン１５ｆが配置されている。パッキン１５ｆは、主体金具１３の後端を径方向内側に向けて変形させて加締めた際に、スリーブ１５ｄに偏荷重がかかるのを防止するものである。
【００４０】
次に、本実施形態の酸素センサ１の特徴部である基体部２１について説明する。
基体部２１は、吸入配管の外側に配置されるものであり、金属などの他の材料と比較して成形性が良好な樹脂により形成されたものである。基体部２１は、図１に示すように、下部基体部（第１基体部）２２と、上部基体部（第２基体部）２３と、蓋部２４と、から主に構成されている。基体部２１の内部には、後述する複数の端子２６と、センサ素子１２との導通を図るセパレータ（中継部）２５が、配置されている。本実施の形態では、下部基体部２２および上部基体部２３はポリフェニレンサルファイド樹脂から成形されている例に適用して説明する。
【００４１】
下部基体部２２および上部基体部２３は、個別にインサート成形される部品であり、両者は、組み合わされることにより基体部２１を構成するものである。
下部基体部２２は、基体部２１における主体金具１３やセンサ素子１２に近い側の部分（図１の下側の部分）を構成するものであり、主体金具１３と一体にインサート成形される部品である。図２の下部基体部２２の構成を説明する部分断面図に示すように、下部基体部２２における下側部２２Ｌは、主体金具１３の中央と同程度の外形を有する円柱状に形成され、上側部２２Ｕは、下側部２２Ｌよりも径方向外側に突出する板状に形成されている。
【００４２】
下部基体部２２の上側部２２Ｕには、組合せ溝２２ａと、セパレータ穴２２ｂと、肉盗み部（凹部）２２ｃと、が主に設けられている。
組合せ溝２２ａは、上側部２２Ｕの上面、言い換えると上部基体部２３と接触する面に形成された凹部であり、下部基体部２２と上部基体部２３とが組み合わせられる際に、上部基体部２３に設けられた組合せ突起２３ｂと嵌め合わされるものである。さらに、組合せ溝２２ａは、セパレータ穴２２ｂの周囲を切れ目なく囲んで形成された環状の溝であり、組合せ突起２３ｂと嵌め合わせて溶接することにより、セパレータ２５が配置される空間への水などの侵入を防止するものでもある。
【００４３】
セパレータ穴２２ｂは、上側部２２Ｕの上面から主体金具１３に向かって凹む穴であり、上部基体部２３の貫通孔２３ａおよび蓋部２４と共にセパレータ２５が配置される空間を形成するものである。セパレータ穴２２ｂの底部には、主体金具１３の上端や、スリーブ１５ｄの上端が露出し、さらに、センサ素子１２の後端がセパレータ穴２２ｂの底部から、セパレータ穴２２ｂの内部に向かって突出している。
【００４４】
肉盗み部２２ｃは、上側部２２Ｕの下面に設けられた凹部であり、下部基体部２２に用いられる樹脂の量を削減するため、酸素センサ１の軽量化を図るために設けられたものである。本実施形態では、肉盗み部２２ｃは、下側部２２Ｌを環状に囲う環状の溝として形成された例に適用して説明する。なお、肉盗み部２２ｃは、環状の溝として形成されるものに限定されることなく、分割された円弧状の溝であったり、その他種々の形状に形成された凹みであったりしてもよく、特に限定するものではない。
【００４５】
下部基体部２２における下側部２２Ｌと上側部２２Ｕとの境目である段差には、図１に示すように、吸入配管および酸素センサ１の間の気密を保持するＯリング１６が設けられている。
【００４６】
Ｏリング１６は、ゴム等の弾性を有する樹脂を用いてリング状に形成された部材であり、断面が円状に形成されたものである。Ｏリング１６の内周端は下部基体部２２の下側部２２Ｌと接触し、上端は下部基体部２２の上側部２２Ｕと接触している。また、Ｏリング１６の外周端は、吸入配管に設けられた酸素センサ１が挿入される貫通孔の内周面と接触するものである。
【００４７】
上部基体部２３は、基体部２１における主体金具１３やセンサ素子１２から遠い部分（図１の上側の部分）を構成するものであり、酸素センサ１の挿入方向（図１の上下方向）に対して交差する方向、より好ましくは直交する方向（図１の左右方向）に延びて配置される部品である。上部基体部２３には、図３の上部基体部２３の構成を説明する部分断面図に示すように、貫通孔２３ａと、組合せ突起２３ｂと、コネクタ部２３ｃと、が主に設けられている。
【００４８】
貫通孔２３ａは、上部基体部２３における下部基体部２２と対向する部分に形成された、酸素センサ１の挿入方向、言い換えると、センサ素子１２が延びる方向に貫通する孔である。貫通孔２３ａの側面のうち、コネクタ部２３ｃと隣接する部分には、側面から貫通孔２３ａの内部に向かって突出する棚部２３ｄが設けられている。棚部２３ｄの上面には、後述する複数の端子２６が配置されている。
【００４９】
組合せ突起２３ｂは、上部基体部２３における下部基体部２２と対向する面に形成された突出形状であり、貫通孔２３ａの周囲を環状に囲む畝状の部材である。上部基体部２３における下部基体部２２と対向する部分、言い換えると、貫通孔２３ａおよび組合せ突起２３ｂが設けられた部分は、コネクタ部２３ｃが設けられた部分と比較すると、酸素センサ１の挿入方向の寸法、言い換えると上部基体部２３の厚さが薄くなっている。
【００５０】
コネクタ部２３ｃは、センサ素子１２の測定信号を酸素センサ１の外部に配置された制御部（図示せず）に出力する接続部であると共に、ヒータ３１に供給される電力が入力される接続部でもある。コネクタ部２３ｃには、セパレータ２５を介してセンサ素子１２やヒータ３１と電気的に接続される複数の端子２６と、複数の端子２６の周囲を覆って延びる筒状部２３ｅと、が主に設けられている。
【００５１】
複数の端子２６は、導電性の高い金属から形成された棒状、例えば平板の棒状に形成された部材であり、酸素センサ１の挿入方向に対して交差する方向、より好ましくは直交する方向（図１の左右方向）に延びて配置され、かつ、一方の端部が貫通孔２３ａの内部に突出し、他方の端部が筒状部２３ｅの内部に突出して配置されたものである。さらに、複数の端子２６は、互いに平行に延びると共に、所定の間隔をあけて一列に並んで配置されている。
【００５２】
本実施形態では、センサ素子１２の３つの電極端子部、および、ヒータ３１の２つの端子部のそれぞれに端子２６が配置され、つまり５つの端子２６が配置され、これらの端子２６がクランク状に折り曲げられた例に適用して説明する。
【００５３】
筒状部２３ｅは、内部に配置された複数の端子２６と平行に延びる筒状の部分であり、制御部とつながる外部コネクタが内部に差し込まれる部分である。さらに、筒状部２３ｅは、内部に差し込まれた外部コネクタを保持して、意図しないタイミングで外れないようにするものでもある。
【００５４】
蓋部２４は板状に形成された部品であり、上部基体部２３の上面であって、貫通孔２３ａが形成された領域に配置されるものである。蓋部２４は、センサ素子１２の後端や、セパレータ２５が配置される空間を閉じた空間にするものであり、この空間に水などの侵入を防止するものである。
【００５５】
なお、センサ素子１２の後端やセパレータ２５が配置される空間は、上述のように、蓋部２４によって閉じて水などの侵入を防止してもよいし、蓋部２４を用いる代わりに、空間を樹脂で埋める樹脂ポッティング等の方法で水などの侵入を防止してもよく、特にその方法を限定するものではない。
【００５６】
セパレータ（中継部）２５は、図１に示すように、絶縁性を有するセラミックスから形成された円筒状の部品である。セパレータ２５の内部には、センサ素子１２との導通を図るための５本の導通部材２５ａが配置され、センサ素子１２の後端部が挿入される。センサ素子１２の後端部がセパレータ２５の内部に差し込まれると、センサ素子１２の５つの電極端子部と５本の導通部材２５ａとが、それぞれ導電可能に接触する。また、５本の導通部材２５ａは、コネクタ部２３ｃの５つの端子２６と電気的に接続可能とされている。
【００５７】
ここで、図４の酸素センサ１の組立工程を説明する斜視図を参照しながら、酸素センサ１の組立工程の概略を説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、センサ素子１２、主体金具１３、外部プロテクタ１４、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃ、及びスリーブ１５ｄから構成される素子アセンブリ１１が準備される（図１参照）。
【００５８】
そして素子アセンブリ１１に対して、図４（ｂ）に示すように、下部基体部２２のインサート成形が行われる。インサート成形は、図５の下部基体部２２のインサート成形を説明する断面視図に示すように、第１下部用金型４１および第２下部用金型４２を用いて行われる。第１下部用金型４１には、素子アセンブリ１１、下部基体部２２の下側部２２Ｌおよび上側部２２Ｕの下面、側面に対応する凹状の形状が形成されている。第２下部用金型４２には、下部基体部２２の上側部２２Ｕの上面に対応する凹凸の形状が形成されている。より具体的には、組合せ溝２２ａや、セパレータ穴２２ｂなどに対応する凹凸が形成されている。なお、図５における第１下部用金型４１および第２下部用金型４２の右横に記載された矢印は、第１下部用金型４１および第２下部用金型４２の割り面を示すものである。
【００５９】
さらに、上述の下部基体部２２をインサート成形する工程と並行して、または、別に上部基体部２３をインサート成形が行われる。図６の上部基体部２３のインサート成形を説明する断面視図に示すように、第１上部用金型５１、第２上部用金型５２および第３上部用金型５３を用いて行われる。第１上部用金型５１には、貫通孔２３ａの下側半分や、組合せ突起２３ｂや、コネクタ部２３ｃの下面に対応する凹凸の形状が形成されている。第２上部用金型５２には、貫通孔２３ａの上側半分や、コネクタ部２３ｃの上面に対応する凹凸の形状が形成されている。第３上部用金型５３には、コネクタ部２３ｃの内部形状に対応する凹凸の形状が形成されている。
【００６０】
なお、図６における第１上部用金型５１および第２上部用金型５２の右横に記載された矢印は、第１上部用金型５１および第２上部用金型５２の割り面を示すものであり、第１上部用金型５１および第３上部用金型５３の下側に記載された矢印は、第１上部用金型５１および第３上部用金型５３の割り面、および、第２上部用金型５２および第３上部用金型５３の割り面を示すものである。
【００６１】
また、上部基体部２３をインサート成形する際には、図６および図７に示すように、第１上部用金型５１、第２上部用金型５２、および、第３上部用金型５３の内部に、連結部２６ａにより一体とされた複数の端子２６が、所定の位置に配置される。
【００６２】
連結部２６ａは、図７に示すように、複数の端子２６における貫通孔２３ａ側の端部に、端子２６に対して直交する方向に延びた形状を有する部材である。複数の端子２６は、連結部２６ａとつながることにより、一体となっている。この連結部２６ａは、上部基体部２３のインサート成形が終了した後に、貫通孔２３ａの一方および他方の開口から進入する切断具によって、切断面において切断されて端子２６から切り離される。
【００６３】
上述のように下部基体部２２および上部基体部２３のインサート成形が完了すると、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すように、下部基体部２２の上に、上部基体部２３が重ね合わされる。この時、組合せ溝２２ａと組合せ突起２３ｂとが嵌め合わされ（図１参照）、その後、下部基体部２２と上部基体部２３とは、溶着されて一体化されて基体部２１となる。溶着方法としては、レーザを利用した溶着や、超音波を利用した溶着や、加熱による溶着など、公知の方法を用いることができ、特に限定するものではない。
【００６４】
下部基体部２２と上部基体部２３とが一体化されると、図４（ｅ）および図４（ｆ）に示すように、セパレータ２５が貫通孔２３ａおよびセパレータ穴２２ｂにより形成された空間に配置される。このとき、セパレータ２５の内部にセンサ素子１２の後端部が挿入され、センサ素子１２の５つの電極端子部と５本の導通部材２５ａとが、それぞれ電気的に接続される。同時に、５本の導通部材２５ａが、それぞれコネクタ部２３ｃの５つの端子２６と電気的に接続される（図１参照）。
【００６５】
そして、図４（ｆ）および図４（ｇ）に示すように、貫通孔２３ａの上側の開口に蓋部２４が配置され、セパレータ２５が配置される空間が密閉される。以上により、酸素センサ１の組立が完了する。
【００６６】
上記の構成によれば、基体部２１は、主体金具１３を含む素子アセンブリ１１と一体に樹脂をインサート成形した下部基体部２２と、コネクタ部２３ｃを備える形状に樹脂をインサート成形した上部基体部２３と、から少なくとも構成されている。このようにすることで、樹脂からなる基体部２１の形状の自由度を高くすることができる。
【００６７】
具体的には、下部基体部２２を樹脂でインサート成形する際に、下部基体部２２の形状に制約を与えるのは、主に素子アセンブリ１１の形状となる。基体部２１を分割することなく一体に成形する場合には、主に素子アセンブリ１１の形状と、複数の端子２６の配置位置および配置方向とが制約となるのと比較して、下部基体部２２をインサート成形する際の制約が少なくなり形状の自由度が高くなる。また、上部基体部２３を樹脂で成形する際にも同様に、上部基体部２３の形状に制約を与えるのは、主に複数の端子２６の配置位置および配置方向となり、基体部２１を分割することなく一体にインサート成形する場合と比較して、制約が少なくなり形状の自由度が高くなる。
【００６８】
さらに、下部基体部２２と、上部基体部２３とを別々にインサート成形した後に、下部基体部２２および上部基体部２３を一体にする際に、下部基体部２２に対する上部基体部２３の周方向の向き（コネクタ部２３ｃの向き）、を所定の向きに設定することができる。つまり、下部基体部２２や素子アセンブリ１１等の形状に関わらず、コネクタ部２３ｃの向きを自由に設定することができる。
【００６９】
さらに、基体部２１を分割することなく一体にインサート成形する場合と比較して、下部基体部２２や上部基体部２３を簡素な形状、特に、軸対称や線対称な形状とすることができる。そのため、インサート成形後に発生する樹脂の収縮による、下部基体部２２や上部基体部２３に発生する変形を抑制しやすくなる。
【００７０】
下部基体部２２や上部基体部２３を、比較的、簡素な形状とすることができるため、下部基体部２２や上部基体部２３をインサート成形する際に用いられる金型の形状も、同様に簡素な形状とすることができる。そのため、金型の製造コスト低減を図ると共に金型の長寿命化を図ることができ、ひいては酸素センサ１の製造コストの低減を図ることができる。
【００７１】
また、複数の端子２６におけるセパレータ２５側の端部を、貫通孔２３ａの側面から内部に向かって突出させることにより、端子２６同士の間の配置精度の悪化を抑制しやすくなる。具体的には、連結部２６ａにより一体となった複数の端子２６を第１上部用金型５１、第２上部用金型５２および第３上部用金型５３の内部に配置するだけでよいため、複数の端子２６を一つずつ第１上部用金型５１、第２上部用金型５２および第３上部用金型５３の内部に配置する場合と比較して、複数の端子２６の配置精度の悪化を抑制しやすく、かつ複数の端子２６の配置に要する手間を省略することができる。
【００７２】
また、複数の端子２６におけるセパレータ２５側の端部および連結部２６ａは、上部基体部２３における貫通孔２３ａの内部に向かって突出しているため、貫通孔２３ａを端子２６から切り離しやすい。つまり、連結部２６ａを端子２６から切り離す一対の切断具を、貫通孔２３ａの一方および他方の開口から進入させることができるため、一方が塞がれた穴の内部に向かって連結部２６ａが突出している場合と比較して、一対の切断具で連結部２６ａおよび端子２６の間を挟み、切断することが容易である。
【００７３】
下部基体部２２の上側部２２Ｕに肉盗み部２２ｃを形成することにより、基体部２１の形状の精度を悪化させることなく、下部基体部２２を形成する際に用いられる樹脂の量を削減することができる。同時に酸素センサ１の軽量化を図ることができる。つまり、下部基体部２２には、軸対称性または面対称性を大きく崩すコネクタ部２３ｃが設けられていないため、成形後の樹脂の収縮による変形が発生しにくい。特に、コネクタ部２３ｃと配置が重なる位置に肉盗み部２２ｃを設けても、下部基体部２２としては変形が発生しにくいため、容易に肉盗み部２２ｃを設けることができる。
【００７４】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図８から図１２を参照して説明する。
本実施形態の酸素センサの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、フランジ部が設けられている点が異なっている。よって、本実施形態においては、図８および図１２を用いてフランジ部によって第１の実施形態と相違する点についてのみを説明し、第１の実施形態と同様に部分の説明を省略する。図８は、本実施形態に係る酸素センサ１０１の概略構成を説明する断面視図である。
【００７５】
本実施形態の酸素センサ１０１には、図８に示すように、フランジ部１１７を含む素子アセンブリ１１と、下部基体部（第１基体部）１２２を含む基体部２１と、から主に構成されている。
【００７６】
フランジ部１１７は、酸素センサ１０１を吸入配管に固定する際に用いられる金属性の部品である。フランジ部１１７には、円筒状に形成されて主体金具１３側の端部が主体金具１３に固定される筒部１１７ａと、筒部１１７ａにおける基体部２１側の端部から、酸素センサ１の挿入方向（図８の上下方向）に対して交差する方向、より好ましくは直交する方向（図８の左右方向）に延びる一対の板状のフランジ片１１７ｂと、が主に設けられている。
【００７７】
なお、図８においてフランジ部１１７は、ガス導入孔１４ａが設けられている方向にフランジ片１１７ｂが延びるように配置された状態で記載されているが、フランジ片１１７ｂが延びる方向は、図８に記載された方向に限定されるものではなく、自由に設定することができる。例えば、フランジ片１１７ｂの延びる方向が９０°回転した状態、言い換えると、ガス導入孔１４ａが設けられている方向に対して、直交する方向にフランジ片１１７ｂが延びていても良い。
【００７８】
図９の下部基体部１２２の構成を説明する部分断面図に示すように、下部基体部１２２における下側部１２２Ｌは、主体金具１３の外周と、フランジ部１１７の筒部１１７ａの内周と、の間の空間を埋める円筒状に形成されている。上側部１２２Ｕは、フランジ部１１７のフランジ片１１７ｂ上であって、下側部１２２Ｌよりも径方向外側に突出する板状に形成されている。
【００７９】
ここで、図１０の酸素センサ１０１の組立工程を説明する斜視図を参照しながら、酸素センサ１０１の組立工程の概略を説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、センサ素子１２、主体金具１３、外部プロテクタ１４、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃ、スリーブ１５ｄおよびフランジ部１１７から構成される素子アセンブリ１１が準備される（図８参照）。なお、フランジ部１１７を主体金具１３に固定する際には、溶接などの公知の固定方法を用いることができる。
【００８０】
そして素子アセンブリ１１に対して、図１０（ｂ）に示すように、下部基体部１２２のインサート成形が行われる。インサート成形は、図１１の下部基体部１２２のインサート成形を説明する断面視図に示すように、第１下部用金型１４１および第２下部用金型１４２を用いて行われる。第１下部用金型１４１には、素子アセンブリ１１に対応する凹状の形状が形成されている。第２下部用金型１４２には、下部基体部１２２の上側部２２Ｕの側面や上面に対応する凹凸の形状が形成されている。より具体的には、組合せ溝２２ａや、セパレータ穴２２ｂなどに対応する凹凸が形成されている。
【００８１】
なお、図１１における第１下部用金型１４１および第２下部用金型１４２の右横に記載された矢印は、第１下部用金型１４１および第２下部用金型１４２の割り面を示すものである。つまり、第１下部用金型１４１および第２下部用金型１４２の割り面は、フランジ部１１７のフランジ片１１７ｂと一致するように配置されている。
【００８２】
以後の上部基体部２３のインサート成形や、下部基体部１２２および上部基体部２３の重ね合わせ等の酸素センサ１０１の組立工程は、第１の実施形態の組立工程と同様であるため、図１０（ｃ）から図１０（ｇ）までに組立工程内容を示し、その説明を省略する。
【００８３】
上記の構成によれば、フランジ部１１７のフランジ片１１７ｂを割り面とする第１下部用金型１４１および第２下部用金型１４２により、下部基体部１２２はフランジ部１１７を含む素子アセンブリ１１と一体にインサート成形される。このように金型の割り面の配置位置が制限される場合に、基体部２１を分割することなく一体に成形する場合（図１２参照）と比較すると、本実施形態の酸素センサ１０１では、フランジ部１１７を含む素子アセンブリ１１と一体に成形される下部基体部１２２にコネクタ部２３ｃが設けられていないため、金型の形状を簡素化することができる。
【００８４】
ここで、図１２における基体部２１を分割することなく一体に成形する場合の金型について説明すると、インサート成形は、第１金型２４１、第２金型２４２および第３金型２４３を用いて行われる。第１金型２４１には、素子アセンブリ１１やコネクタ部２３ｃの下面に対応する凹状の形状が形成されている。第２金型２４２には、基体部２１の上側部の側面や上面やコネクタ部２３ｃの上面に対応する凹凸の形状が形成されている。第３金型２４３には、コネクタ部２３ｃの内部形状に対応する凹凸の形状が形成されている。
【００８５】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１３から図１５を参照して説明する。
本実施形態の酸素センサの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態と比べて、少なくとも第１基体部が金属製である点で異なっている。よって、本実施形態においては、図１３から図１５を用いて第１の実施形態と相違する点についてのみを説明し、第１の実施形態と同様に部分の説明を省略する。
【００８６】
図１３は、本実施形態における酸素センサ３０１の概略構成を表した断面視図であり、図１４および図１５は、酸素センサ３０１の組み立て工程を表した説明図である。
本実施形態の酸素センサ３０１は、図１３に示すように、取付部材３１７を含む素子アセンブリ３１１と、下部基体部（第１基体部）３２２を含む基体部３２１と、を主に備えて構成されている。
【００８７】
素子アセンブリ３１１は、センサ素子１２と、センサ素子１２の内部に収納すると共にセンサ素子１２を保持する主体金具（ハウジング）３１３、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃ、スリーブ１５ｄ、金属カップ１５ｅ、パッキン１５ｆ、外部プロテクタ３４２、内部プロテクタ３４３、取付部材３１７、を主に備えて構成されている。
【００８８】
素子アセンブリ３１１のうち、取付部材３１７は、酸素センサ３０１を吸入配管に固定する際に用いられる金属性の部品である。取付部材３１７は、主体金具３１３を内部に配置可能な筒形状であり、その先端側端部が主体金具３１３に対して溶接により固定される。取付部材３１７は、その外周面に溝部３１８（図１５の工程Ｆ参照）を備えており、溝部３１８には環状パッキン３１９が配置される。また、取付部材３１７は、自身の後端側で径方向外側に延伸した部位に取り付け孔が形成されており、この取り付け孔は、酸素センサ３０１をセンサ取付箇所（吸入配管など）にボルトなどを用いたネジ止め等で取り付けるために備えられている。
【００８９】
外部プロテクタ３４２および内部プロテクタ３４３は、複数の孔部を有する金属製（例えば、ステンレスなど）の部材であり、センサ素子１２の突出部分を覆うように、主体金具３１３の先端側（図１３における下方）外周に溶接等によって取り付けられている。
【００９０】
基体部３２１は、吸入配管の外側に配置されるものであり、図１３に示すように、下部基体部（第１基体部）３２２と、上部基体部（第２基体部）３２３と、蓋部３２４と、を主に備えて構成される。基体部３２１の内部には、後述する複数の金属端子３６４と、センサ素子１２との導通を図るセパレータ（中継部）３２５と、セパレータ３２５を支持する筒状の支持部材３２７と、が配置されている。なお、支持部材３２７は、その内部に筒状部材３２７ａを備えており、弾性変形により筒状部材３２７ａの内径寸法が変化することで、セパレータ３２５を支持部材３２７の内部に保持するよう構成されている。
【００９１】
本実施形態は、下部基体部３２２および蓋部３２４が金属材料（ＳＵＳ３０４など）で形成され、上部基体部３２３がポリフェニレンサルファイド樹脂から成形されている例に適用したものである。
【００９２】
下部基体部３２２は、基体部３２１における主体金具３１３やセンサ素子１２に近い側の部分（図１３の下側の部分）を構成するものであり、ステンレス（ＳＵＳ３０４など）で形成されている。図１４の工程Ｂに示すように、下部基体部３２２における下側部３２２Ｌは、主体金具３１３の後端側部分（図１４における上側）を収容可能な円筒状に形成され、下部基体部３２２における上側部３２２Ｕは、上部基体部３２３の一部を収容可能な形状に形成されている。
【００９３】
上部基体部３２３は、基体部３２１における主体金具３１３やセンサ素子１２から遠い部分（図１３の上側の部分）を構成するものであり、酸素センサ３０１の挿入方向（図１３の上下方向）に対して交差する方向、より好ましくは直交する方向（図１３の左右方向）に延びて配置される部品である。上部基体部３２３は、図１４の工程Ｃに示すように、３２２に支持される外側部材３６１と、外側部材３６１の内部に収容されるコネクタ部材３６２と、を主に備えて構成されている。
【００９４】
外側部材３６１は、貫通孔３６１ａと、コネクタ収容部３６１ｂと、Ｏリング配置部３６１ｃと、を備えている。
貫通孔３６１ａは、上部基体部３２３における下部基体部３２２と対向する部分に形成された、酸素センサ１の挿入方向、言い換えると、センサ素子１２が延びる方向に貫通する孔である。
【００９５】
コネクタ収容部３６１ｂは、コネクタ部材３６２を収容するための空間であり、貫通孔３６１ａに連通している。
Ｏリング配置部３６１ｃは、Ｏリング３６３を配置するための溝であり、外側部材３６１の先端側および後端側にそれぞれ形成されている。Ｏリング３６３は、ゴム等の弾性を有する樹脂を用いてリング状に形成された部材であり、断面が円状に形成されたものである。Ｏリング３６３は、Ｏリング配置部３６１ｃに配置されることで、上部基体部３２３（外側部材３６１）と下部基体部３２２との間の気密性を高めると共に、上部基体部３２３（外側部材３６１）と蓋部３２４との間の気密性を高める。
【００９６】
コネクタ部材３６２は、センサ素子１２の測定信号を酸素センサ１の外部に配置された制御部（図示せず）に出力する接続部であると共に、ヒータ３１に供給される電力が入力される接続部でもある。コネクタ部材３６２は、複数の導通部材３２６に接続される複数の金属端子３６４と、複数の金属端子３６４の周囲を覆って延びる筒状部３６２ａと、を主に備えて構成されている。
【００９７】
コネクタ部材３６２が外側部材３６１のコネクタ収容部３６１ｂに配置されることで、上部基体部３２３が形成される。
上部基体部３２３の一部が下部基体部３２２の上側部３２２Ｕの内部に配置されることで、複数の金属端子３６４がそれぞれ複数の導通部材３２６に電気的に接続される。なお、複数の導通部材３２６は、セパレータ３２５の内部に配置されてセンサ素子１２やヒータ３１と電気的に接続されている。これにより、複数の金属端子３６４がセンサ素子１２やヒータ３１と電気的に接続される。
【００９８】
図１５の工程Ｅに示すように、蓋部３２４は、上部基体部３２３の上面の一部を覆う上面部３２４ａと、上部基体部３２３の側面の一部を覆う側面部３２４ｂと、を主に備えて構成される。側面部３２４ｂは、上部基体部３２３を挿通可能な大きさの開口部３２４ｃを備えている。
【００９９】
蓋部３２４は、上面部３２４ａで貫通孔３６１ａを覆うことで、センサ素子１２の後端や、セパレータ３２５が配置される空間を閉じた空間にするものであり、この空間に水などの侵入を防止するものである。
【０１００】
ここで、図１４および図１５の酸素センサ３０１の組立工程を示した説明図を参照しながら、酸素センサ３０１の組立工程の概略を説明する。
まず、図１４の工程Ａに示すように、センサ素子１２、主体金具３１３、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃ、スリーブ１５ｄ、金属カップ１５ｅ、パッキン１５ｆ、外部プロテクタ３４２および内部プロテクタ３４３、を主に備えて構成される素子アセンブリ３１１が準備される。
【０１０１】
この素子アセンブリ３１１に対して、セパレータ３２５および複数の導通部材３２６を収容する支持部材３２７が組み付けられて、支持部材３２７と素子アセンブリ３１１（詳細には、主体金具３１３）とが溶接により固定される。これにより、複数の導通部材３２６がセンサ素子１２やヒータ３１と電気的に接続される。なお、支持部材３２７は、その内部に筒状部材３２７ａを備えており、弾性変形により筒状部材３２７ａの内径寸法が変化することで、セパレータ３２５を支持部材３２７の内部に保持するよう構成されている。
【０１０２】
次に、図１４の工程Ｂに示すように、支持部材３２７が固定された素子アセンブリ３１１に対して、下部基体部３２２が組み付けられて、下部基体部３２２と素子アセンブリ３１１（詳細には、主体金具３１３）とが溶接により固定される。
【０１０３】
次に、図１４の工程Ｃに示すように、コネクタ部材３６２が外側部材３６１のコネクタ収容部３６１ｂに配置されることで、上部基体部３２３が形成される。
そして、下部基体部３２２が固定された素子アセンブリ３１１に対して、上部基体部３２３が組み付けられる。このとき、Ｏリング３６３がＯリング配置部３６１ｃに配置されることで、下部基体部３２２と上部基体部３２３との間にＯリング３６３が配置される。
【０１０４】
これにより、図１４の工程Ｄに示すように、上部基体部３２３の一部が下部基体部３２２の上側部３２２Ｕの内部に配置されるとともに、複数の金属端子３６４がそれぞれ複数の導通部材３２６に電気的に接続される。
【０１０５】
次に、図１５の工程Ｅに示すように、下部基体部３２２が固定されると共に上部基体部３２３が組み付けられた素子アセンブリ３１１に対して、蓋部３２４を組み付ける。このとき、Ｏリング３６３がＯリング配置部３６１ｃに配置されることで、蓋部３２４と上部基体部３２３との間にＯリング３６３が配置される。
【０１０６】
これにより、蓋部３２４の上面部３２４ａによって貫通孔３６１ａが覆われ、センサ素子１２の後端やセパレータ３２５が配置される空間が閉じた空間となり、この空間に水などの侵入が防止される。また、蓋部３２４は下部基体部３２２に組み付けられた後で径方向から加締められて固定される。
【０１０７】
次に、図１５の工程Ｆに示すように、蓋部３２４が組み付けられた素子アセンブリ３１１に対して、取付部材３１７を組み付ける。このとき、素子アセンブリ３１１の先端側（図１５の下側）に、取付部材３１７を組み付けた上で、溶接により両者を固定する。
【０１０８】
これにより、図１５の工程Ｇに示すように、酸素センサ３０１が完成する。
このように構成される酸素センサ３０１は、下部基体部３２２が金属製（ステンレス）の部材であるため、樹脂製の部材に比べて、耐熱性に優れたものとなり高温環境での使用が可能となる。
【０１０９】
なお、本実施形態においては、センサ素子１２が特許請求の範囲におけるセンサ素子の一例に相当し、主体金具３１３（ハウジング３１３）がハウジングの一例に相当する。基体部３２１が基体部の一例に相当し、下部基体部３２２（第１基体部３２２）が第１基体部の一例に相当し、上部基体部３２３（第２基体部３２３）が第２基体部の一例に相当する。複数の金属端子３６４が複数の端子の一例に相当し、コネクタ部材３６２がコネクタ部の一例に相当し、貫通孔３６１ａが貫通孔の一例に相当し、セパレータ３２５（中継部）および導通部材３２６が中継部の一例に相当する。
【０１１０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記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において、様々な態様にて実施することが可能である。
【０１１１】
例えば、下部基体部３２２を金属材料で形成する場合には、その材料はＳＵＳ３０４に限られることはなく、他の金属材料で形成しても良い。耐腐食性や耐熱性に優れた金属材料を用いて下部基体部を形成することで、ガスセンサ（酸素センサ）としての耐腐食性や耐熱性を向上できる。
【符号の説明】
【０１１２】
１，１０１，３０１…酸素センサ（ガスセンサ）、１２…センサ素子、１３，３１３…主体金具（ハウジング）、１４…外部プロテクタ（ハウジング）、２１，３２１…基体部、２２，１２２，３２２…下部基体部（第１基体部）、２２ｃ…肉盗み部（凹部）、２２Ｕ…上側部、２２Ｌ，１２２Ｌ…下側部、２３，３２３…上部基体部（第２基体部）、２３ａ，３６１ａ…貫通孔、２６…複数の端子、２５，３２５…セパレータ（中継部）、２６ａ…連結部、１１７…フランジ部、１４１…第１下部用金型、１４２…第２下部用金型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出ガスの濃度を測定するセンサ素子を備えるガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関においては、消費燃料の低減を図るためや、排気ガスの浄化を図るために、燃焼室に送り込まれる空気（酸素）と燃料との割合である空燃比を調節する制御が一般的になっている。この空燃比を制御するために、吸気ガスに含まれる酸素の割合や、排気ガスに含まれる酸素の割合を測定するガスセンサの測定信号が用いられている。
【０００３】
上述のガスセンサは、酸素の濃度を測定するセンサ素子と、センサ素子の周囲を覆う保護カバーと、センサ素子を保持する主体金具と、センサ素子の測定信号を外部に出力する複数の端子を備える基体部と、が主に設けられている。従来、基体部は金属製の薄板を複数枚組み付けて作成されていたが、組み付けが面倒であり、手間がかかるという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、樹脂からなる基体部を主体金具などと一体にインサート成形する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように基体部を樹脂で主体金具などと一体に形成することにより、複数の金属製の薄板を複数枚組み付けるという手間を簡略化することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３２７７９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４５２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたガスセンサは、ガスセンサの長手方向と、基体部における端子の長手方向（言い換えると、外部の配線を抜き差しする方向）とが同一方向に並んで配置された構成を有している。そのため、ガスセンサの基体部に、外部から配線を接続する場合、内燃機関の周囲の配置空間の制約が厳しいと、配線を基体部に接続できないという問題があった。
【０００７】
この問題を解決するために、ガスセンサの長手方向と、基体部における端子の長手方向とを、交叉して配置する構成のガスセンサも提案されている。
しかしながら、このような構成を有する基体部は、特許文献１に記載された基体部と比較して複雑な構成を有するため、基体部をインサート成形する際に用いられる金型の形状が複雑化しやすいという問題があった。また、保護カバーに設けられた流通孔の位置と、端子の長手方向とが取りうる相対的な位置範囲が、ガスセンサの形状による制限を受けやすいという問題があった。その他にも、樹脂からなる基体部をインサート成形する場合、成形後に発生する樹脂の収縮などによる基体部の変形を防止するために、基体部が取りうる形状に制限があるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、樹脂からなるコネクタ部の形状の自由度を高めるとともに形状の精度を高め、成形の容易化を図ることができるガスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のガスセンサは、内燃機関に設けられた流路内を流れるガスに含まれる特定ガス成分の濃度を測定するセンサ素子と、該センサ素子を内部に収納すると共に前記流路内に差し込まれるハウジングと、該ハウジングに取り付けられると共に前記流路の外側に配置される基体部と、を備えるガスセンサであって、前記基体部は、前記基体部における前記ハウジング側の部分である第１基体部と、前記第１基体部とは別に成形され、前記基体部における前記ハウジングと反対側の部分であり、前記センサ素子と電気的に接続される複数の端子が、前記センサ素子の挿入方向に対して交差する方向に延びて内部に配置されたコネクタ部を有する第２基体部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明のガスセンサによれば、基体部は、ハウジング側の部分である第１基体部と、コネクタ部を備える形状の第２基体部と、を備えて構成されている。このように構成することで、基体部の形状の自由度が高くなる。
【００１１】
具体的には、第１基体部を成形する際に、第１基体部の形状に制約を与えるのは、主にハウジングの形状となる。基体部を分割することなく一体に成形する場合には、主にハウジングの形状と、複数の端子の配置位置および配置方向とが制約となるのと比較して、第１基体部を成形する際の制約が少なくなり形状の自由度が高くなる。また、第２基体部を成形する際にも同様に、第２基体部の形状に制約を与えるのは、主に複数の端子の配置位置および配置方向となり、基体部を分割することなく一体に成形する場合と比較して、制約が少なくなり形状の自由度が高くなる。
【００１２】
さらに、基体部を分割することなく一体に成形する場合と比較して、第１基体部や第２基体部を簡素な形状、特に、軸対称や線対称な形状にし易くなる。そのため、成形後に発生する材料の収縮により、第１基体部や第２基体部に発生する変形を抑制しやすくなる。
【００１３】
第１基体部や第２基体部を、比較的、簡素な形状にし易くなるため、第１基体部や第２基体部を成形する際に用いられる金型の形状も、同様に簡素な形状とすることができる。そのため、金型の製造コスト低減を図ると共に金型の長寿命化を図ることができ、ひいてはガスセンサの製造コストの低減を図ることができる。
【００１４】
上記発明において、第２基体部は樹脂で成形されてなる構成を採ることができる。
このような構成を採ることで、第２基体部を樹脂成形する際に用いられる金型を簡素な形状とすることができ、金型の製造コスト低減を図ると共に金型の長寿命化を図ることができ、ひいてはガスセンサの製造コストの低減を図ることができる。
【００１５】
上記発明において前記第２基体部には、前記センサ素子および前記複数の端子を電気的に接続する中継部を収納する貫通孔が設けられ、前記複数の端子は、前記中継部側の端部において連結部により一体に繋がれた状態で、前記中継部側の端部を前記貫通孔の内部に突出させた状態で前記第２基体部と一体に成形され、その後、前記貫通孔の側面から内部に向かって突出する前記複数の端子における前記連結部を切り落とすことにより、前記複数の端子は前記第２基体部の内部に配置されることが望ましい。
【００１６】
このように、複数の端子における中継部側の端部を、貫通孔の側面から内部に向かって突出させることにより、複数の端子の間の配置精度の悪化を抑制しやすくなる。具体的には、連結部により一体となった複数の端子を金型の内部に配置するだけでよいため、複数の端子を一つずつ金型の内部に配置する場合と比較して、端子の配置精度の悪化を抑制しやすく、かつ端子の配置に要する手間を省略することができる。
【００１７】
また、複数の端子における中継部側の端部および連結部は、第２基体部における貫通孔の内部に向かって突出しているため、連結部を端子から切り離しやすい。つまり、連結部を端子から切り離す一対の切断具を、貫通孔の一方および他方の開口から侵入させることができるため、一方が塞がれた穴の内部に向かって連結部が突出している場合と比較して、一対の切断具で連結部および端子の間を挟み、切断することが容易である。
【００１８】
なお、複数の端子における中継部とは反対側の端部は、コネクタ部の内部に突出して配置され、外部の配線に電気的に接続可能とされている。
上記発明において前記第１基体部には、前記ハウジング側の部分であって、前記ハウジングが延びる方向に延びる下側部と、前記第２基体部側の部分であって、前記複数の端子が延びる方向に沿って延びる板状の上側部と、が設けられ、前記上側部における前記ハウジング側の面には凹部が形成されていることが望ましい。
【００１９】
このように、第１基体部の上側部に凹部を形成することにより、基体部の形状の精度を悪化させることなく、第１基体部を形成する際に用いられる材料の量を削減することができる。同時にガスセンサの軽量化を図ることができる。つまり、第１基体部には、軸対称性または面対称性を大きく崩すコネクタ部が設けられていないため、成形後の材料の収縮による変形が発生しにくい。特に、基体部のコネクタ部と配置が重なる位置に凹部を設けても、第１基体部としては変形が発生しにくいため、容易に凹部を設けることができる。
【００２０】
上記発明においては、前記ハウジングには、前記ハウジングの外周から径方向外側に向かって延びる板状のフランジ部が、さらに設けられ、前記第１基体部は、前記フランジ部を割り面とする第１金型および第２金型により、前記ハウジングおよび前記フランジ部と一体に成形されていることが望ましい。
【００２１】
このようにフランジ部が設けられている場合には、フランジ部を割り面とする第１金型および第２金型により、第１基体部はハウジングおよびフランジ部と一体に成形される。このように金型の割り面の配置位置が制限される場合に、基体部を分割することなく一体に成形する場合と比較すると、本発明のガスセンサでは、フランジ部と一体に成形される第１基体部にコネクタ部が設けられていないため、金型の形状を簡素化することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のガスセンサによれば、基体部を、ハウジング側の部分である第１基体部と、コネクタ部を備える形状の第２基体部と、を備えて構成することで、基体部の形状の自由度を高くすることができる。また、基体部を分割することなく一体に成形する場合と比較して、第１基体部や第２基体部を簡素な形状にできるため、成形後に発生する材料の収縮により、第１基体部や第２基体部に発生する変形を抑制することができる。さらに、第１基体部や第２基体部を成形する際に用いられる金型の形状も、同様に簡素な形状とすることができるため、金型の製造コスト低減を図ると共に金型の長寿命化を図ることができ、ひいてはガスセンサの成形の容易化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る酸素センサの概略構成を説明する断面視図である。
【図２】図１の下部基体部の構成を説明する部分断面図である。
【図３】図１の上部基体部の構成を説明する部分断面図である。
【図４】図１の酸素センサの組立工程を説明する斜視図である。
【図５】図２の下部基体部をインサート成形する金型を説明する断面視図である。
【図６】図３の上部基体部のインサート成形する金型を説明する断面視図である。
【図７】図６の連結部により一体とされた複数の端子の構成を説明する模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る酸素センサの概略構成を説明する断面視図である。
【図９】図８の下部基体部の構成を説明する部分断面図である。
【図１０】図８の酸素センサの組立工程を説明する斜視図である。
【図１１】図８の下部基体部のインサート成形を説明する断面視図である。
【図１２】従来の酸素センサに係る基体部のインサート成形を説明する断面視図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態における酸素センサの概略構成を表した断面視図である。
【図１４】図１３の酸素センサの組み立て工程のうち工程Ａから工程Ｄを表した説明図である。
【図１５】図１３の酸素センサの組み立て工程のうち工程Ｅから工程Ｇを表した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る酸素センサ１ついて図１から図７を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る酸素センサ１の概略構成を説明する断面視図である。
【００２５】
本実施形態の酸素センサ（ガスセンサ）１は、自動車等の車両の動力源となるエンジン（内燃機関）に適用されるものであり、より具体的には、エンジンに吸入されるガスに含まれる特定ガス成分としての酸素の濃度を測定するものである。酸素センサ１には、図１に示すように、センサ素子１２を含む素子アセンブリ１１と、基体部２１と、から主に構成されている。
【００２６】
素子アセンブリ１１は、その大半が吸入配管（流路）に差し込まれるものであり、吸入ガスの酸素濃度を測定するセンサ素子１２が内部に収納されたものである。素子アセンブリ１１には、図１に示すように、センサ素子１２と、センサ素子１２の内部に収納すると共にセンサ素子１２を保持する主体金具（ハウジング）１３、外部プロテクタ（ハウジング）１４、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃおよびスリーブ１５ｄと、から主に構成されている。
【００２７】
センサ素子１２は、吸入配管を流れる吸入ガスにおける酸素濃度を測定する測定部である。センサ素子１２は、主に、ポンプセルと、中空の測定室を有する絶縁層と、起電力セルと、補強板と、後述するヒータ３１とを順に積層して構成されるものである。
【００２８】
ポンプセルは、酸素イオン伝導性固体電解質体である部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2 ）により形成され、その表面と裏面のそれぞれに主として白金で形成された多孔質電極が設けられている。起電力セルは、ポンプセルと同じく酸素イオン伝導性固体電解質体である部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2 ）により形成されたものである。起電力セルの表面と裏面のそれぞれには、主として白金で形成された多孔質電極が設けられている。
【００２９】
ポンプセルに設けられた一対の多孔質電極のうちの一つと、起電力セルに設けられた一対の多孔質電極のうちの一つは、測定室に面するように配置され、互いに同電位に導通されるとともに、センサ素子１２の後端側表面に形成される１つの電極取出部に接続されている。ポンプセルにおける測定室と反対側に配置された多孔質電極、および、起電力セルにおける測定室と反対側に配置された多孔質電極は、センサ素子１２の後端側表面に形成された２つの電極取出部にそれぞれ接続されている。
【００３０】
補強板は、起電力セルの測定室と反対側に配置された多孔質電極を閉塞しつつ、多孔質電極の内部に基準酸素室を形成するように、起電力セルに積層されたものである。ポンプセルと起電力セルとの間には、上述したように、測定室が形成された絶縁層が介在している。この測定室は、絶縁層に別途配置された多孔質拡散層を介して外部のガス雰囲気、つまり吸入配管の内部を流れる吸入ガスと連通されている。
【００３１】
センサ素子１２における先端（図１の下端）には、酸素濃度に応じた電流が流れる検出部１２ａが構成され、後端（図１の上端）には、上記の３つの電極端子部や、ヒータ３１に電力を供給する２つの端子部が設けられている。センサ素子１２は、起電力セルに発生する起電力（電極間電圧）が一定になるように、酸素ポンプセルに流れる電流の流れ方向及び大きさが制御されている。なお、酸素ポンプセルのうち、多孔質電極が配置される部位が上記の検出部１２ａに相当する。
【００３２】
ヒータ３１は、補強板に積層され、ポンプセル、起電力セル、補強板と共に一体化されているものである。ヒータ３１は、導体からなるヒータ抵抗を一対のアルミナシートで挟み込んで形成されたものであり、ヒータ３１の一端が直流電源（例えば、電圧が１２Ｖのバッテリ）に接続され、他端がヒータ制御回路（図示せず）に接続されている。ヒータ制御回路を駆動させることによりヒータ３１が発熱すると、ポンプセル及び起電力セルの温度が上昇して活性化し、センサ素子１２によるガス検出（酸素濃度検出）が可能となる。
【００３３】
主体金具１３は、外部プロテクタ１４と比較して肉厚の筒状に形成され、内部にセラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃ、スリーブ１５ｄおよびセンサ素子１２などが収納される金属、例えばステンレス鋼から形成されたものである。
【００３４】
主体金具１３における先端側（図１の下側）は、中央と比較して外径を小さく形成され、この部分に外部プロテクタ１４が取り付けられている。その一方で、主体金具１３における後端側（図１の上側）も、中央と比較して外形を小さく形成され、この部分の外周面に環状に延びる溝部１３ａが設けられている（図２参照）。溝部１３ａは、後述する下部基体部２２を主体金具１３と一体にインサート成形する際に、下部基体部２２を構成する樹脂が内部に流入するものである。
【００３５】
外部プロテクタ１４は、一端が閉じられた円筒状に形成された金属部材であり、内部にセンサ素子１２の検出部１２ａを収納し、検出部１２ａを保護するものである。外部プロテクタ１４は、円筒の開口部に主体金具１３の先端側の端部が差し込まれた状態で、主体金具１３に溶接固定されている。
【００３６】
外部プロテクタ１４の円周面には、ガス導入孔１４ａが設けられている。ガス導入孔１４ａは、吸入配管を流れる吸入ガスを外部プロテクタ１４の内部に導き、センサ素子１２の検出部１２ａの周囲に吸入ガスを導くものである。本実施形態においてガス導入孔１４ａは、外部プロテクタ１４の円筒形状のおける中心軸方向（図１の上下方向）に延びる長方形状に形成された貫通孔である。ガス導入孔１４ａは、酸素センサ１を配置する際に、吸入配管内部のガス流れの下流に向かって開口するように配置されている。
【００３７】
セラミックリング１５ａは、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を用いて円筒状に形成された部材であり、内部にセンサ素子１２が挿通されたものである。第１滑石リング１５ｂおよび第２滑石リング１５ｃは、滑石粉末を圧縮して円筒状に固めた部材であり、内部にセンサ素子１２が挿通されたものである。
【００３８】
セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ及び第２滑石リング１５ｃは、センサ素子１２の先端から後端に向かって、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ及び第２滑石リング１５ｃが順に並んで配置されている。さらに、セラミックリング１５ａおよび第１滑石リング１５ｂの全体と、第２滑石リング１５ｃの下端は、一端が閉じられた円筒状に形成された金属カップ１５ｅの内部に収納されている。金属カップ１５ｅは、主体金具１３の内周面と、セラミックリング１５ａおよび第１滑石リング１５ｂの外周面との間に配置されている。なお、金属カップ１５ｅにおける閉じられた端部には、センサ素子１２が挿通される貫通孔が形成されている。
【００３９】
スリーブ１５ｄは、第２滑石リング１５ｃの後端側に配置された円筒状に形成された部材であり、主体金具１３と共に、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂおよび第２滑石リング１５ｃをセンサ素子１２の先端に向かって押し付けるものである。スリーブ１５ｄの後端（図２の上端）と主体金具１３との間には、円環状のパッキン１５ｆが配置されている。パッキン１５ｆは、主体金具１３の後端を径方向内側に向けて変形させて加締めた際に、スリーブ１５ｄに偏荷重がかかるのを防止するものである。
【００４０】
次に、本実施形態の酸素センサ１の特徴部である基体部２１について説明する。
基体部２１は、吸入配管の外側に配置されるものであり、金属などの他の材料と比較して成形性が良好な樹脂により形成されたものである。基体部２１は、図１に示すように、下部基体部（第１基体部）２２と、上部基体部（第２基体部）２３と、蓋部２４と、から主に構成されている。基体部２１の内部には、後述する複数の端子２６と、センサ素子１２との導通を図るセパレータ（中継部）２５が、配置されている。本実施の形態では、下部基体部２２および上部基体部２３はポリフェニレンサルファイド樹脂から成形されている例に適用して説明する。
【００４１】
下部基体部２２および上部基体部２３は、個別にインサート成形される部品であり、両者は、組み合わされることにより基体部２１を構成するものである。
下部基体部２２は、基体部２１における主体金具１３やセンサ素子１２に近い側の部分（図１の下側の部分）を構成するものであり、主体金具１３と一体にインサート成形される部品である。図２の下部基体部２２の構成を説明する部分断面図に示すように、下部基体部２２における下側部２２Ｌは、主体金具１３の中央と同程度の外形を有する円柱状に形成され、上側部２２Ｕは、下側部２２Ｌよりも径方向外側に突出する板状に形成されている。
【００４２】
下部基体部２２の上側部２２Ｕには、組合せ溝２２ａと、セパレータ穴２２ｂと、肉盗み部（凹部）２２ｃと、が主に設けられている。
組合せ溝２２ａは、上側部２２Ｕの上面、言い換えると上部基体部２３と接触する面に形成された凹部であり、下部基体部２２と上部基体部２３とが組み合わせられる際に、上部基体部２３に設けられた組合せ突起２３ｂと嵌め合わされるものである。さらに、組合せ溝２２ａは、セパレータ穴２２ｂの周囲を切れ目なく囲んで形成された環状の溝であり、組合せ突起２３ｂと嵌め合わせて溶接することにより、セパレータ２５が配置される空間への水などの侵入を防止するものでもある。
【００４３】
セパレータ穴２２ｂは、上側部２２Ｕの上面から主体金具１３に向かって凹む穴であり、上部基体部２３の貫通孔２３ａおよび蓋部２４と共にセパレータ２５が配置される空間を形成するものである。セパレータ穴２２ｂの底部には、主体金具１３の上端や、スリーブ１５ｄの上端が露出し、さらに、センサ素子１２の後端がセパレータ穴２２ｂの底部から、セパレータ穴２２ｂの内部に向かって突出している。
【００４４】
肉盗み部２２ｃは、上側部２２Ｕの下面に設けられた凹部であり、下部基体部２２に用いられる樹脂の量を削減するため、酸素センサ１の軽量化を図るために設けられたものである。本実施形態では、肉盗み部２２ｃは、下側部２２Ｌを環状に囲う環状の溝として形成された例に適用して説明する。なお、肉盗み部２２ｃは、環状の溝として形成されるものに限定されることなく、分割された円弧状の溝であったり、その他種々の形状に形成された凹みであったりしてもよく、特に限定するものではない。
【００４５】
下部基体部２２における下側部２２Ｌと上側部２２Ｕとの境目である段差には、図１に示すように、吸入配管および酸素センサ１の間の気密を保持するＯリング１６が設けられている。
【００４６】
Ｏリング１６は、ゴム等の弾性を有する樹脂を用いてリング状に形成された部材であり、断面が円状に形成されたものである。Ｏリング１６の内周端は下部基体部２２の下側部２２Ｌと接触し、上端は下部基体部２２の上側部２２Ｕと接触している。また、Ｏリング１６の外周端は、吸入配管に設けられた酸素センサ１が挿入される貫通孔の内周面と接触するものである。
【００４７】
上部基体部２３は、基体部２１における主体金具１３やセンサ素子１２から遠い部分（図１の上側の部分）を構成するものであり、酸素センサ１の挿入方向（図１の上下方向）に対して交差する方向、より好ましくは直交する方向（図１の左右方向）に延びて配置される部品である。上部基体部２３には、図３の上部基体部２３の構成を説明する部分断面図に示すように、貫通孔２３ａと、組合せ突起２３ｂと、コネクタ部２３ｃと、が主に設けられている。
【００４８】
貫通孔２３ａは、上部基体部２３における下部基体部２２と対向する部分に形成された、酸素センサ１の挿入方向、言い換えると、センサ素子１２が延びる方向に貫通する孔である。貫通孔２３ａの側面のうち、コネクタ部２３ｃと隣接する部分には、側面から貫通孔２３ａの内部に向かって突出する棚部２３ｄが設けられている。棚部２３ｄの上面には、後述する複数の端子２６が配置されている。
【００４９】
組合せ突起２３ｂは、上部基体部２３における下部基体部２２と対向する面に形成された突出形状であり、貫通孔２３ａの周囲を環状に囲む畝状の部材である。上部基体部２３における下部基体部２２と対向する部分、言い換えると、貫通孔２３ａおよび組合せ突起２３ｂが設けられた部分は、コネクタ部２３ｃが設けられた部分と比較すると、酸素センサ１の挿入方向の寸法、言い換えると上部基体部２３の厚さが薄くなっている。
【００５０】
コネクタ部２３ｃは、センサ素子１２の測定信号を酸素センサ１の外部に配置された制御部（図示せず）に出力する接続部であると共に、ヒータ３１に供給される電力が入力される接続部でもある。コネクタ部２３ｃには、セパレータ２５を介してセンサ素子１２やヒータ３１と電気的に接続される複数の端子２６と、複数の端子２６の周囲を覆って延びる筒状部２３ｅと、が主に設けられている。
【００５１】
複数の端子２６は、導電性の高い金属から形成された棒状、例えば平板の棒状に形成された部材であり、酸素センサ１の挿入方向に対して交差する方向、より好ましくは直交する方向（図１の左右方向）に延びて配置され、かつ、一方の端部が貫通孔２３ａの内部に突出し、他方の端部が筒状部２３ｅの内部に突出して配置されたものである。さらに、複数の端子２６は、互いに平行に延びると共に、所定の間隔をあけて一列に並んで配置されている。
【００５２】
本実施形態では、センサ素子１２の３つの電極端子部、および、ヒータ３１の２つの端子部のそれぞれに端子２６が配置され、つまり５つの端子２６が配置され、これらの端子２６がクランク状に折り曲げられた例に適用して説明する。
【００５３】
筒状部２３ｅは、内部に配置された複数の端子２６と平行に延びる筒状の部分であり、制御部とつながる外部コネクタが内部に差し込まれる部分である。さらに、筒状部２３ｅは、内部に差し込まれた外部コネクタを保持して、意図しないタイミングで外れないようにするものでもある。
【００５４】
蓋部２４は板状に形成された部品であり、上部基体部２３の上面であって、貫通孔２３ａが形成された領域に配置されるものである。蓋部２４は、センサ素子１２の後端や、セパレータ２５が配置される空間を閉じた空間にするものであり、この空間に水などの侵入を防止するものである。
【００５５】
なお、センサ素子１２の後端やセパレータ２５が配置される空間は、上述のように、蓋部２４によって閉じて水などの侵入を防止してもよいし、蓋部２４を用いる代わりに、空間を樹脂で埋める樹脂ポッティング等の方法で水などの侵入を防止してもよく、特にその方法を限定するものではない。
【００５６】
セパレータ（中継部）２５は、図１に示すように、絶縁性を有するセラミックスから形成された円筒状の部品である。セパレータ２５の内部には、センサ素子１２との導通を図るための５本の導通部材２５ａが配置され、センサ素子１２の後端部が挿入される。センサ素子１２の後端部がセパレータ２５の内部に差し込まれると、センサ素子１２の５つの電極端子部と５本の導通部材２５ａとが、それぞれ導電可能に接触する。また、５本の導通部材２５ａは、コネクタ部２３ｃの５つの端子２６と電気的に接続可能とされている。
【００５７】
ここで、図４の酸素センサ１の組立工程を説明する斜視図を参照しながら、酸素センサ１の組立工程の概略を説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、センサ素子１２、主体金具１３、外部プロテクタ１４、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃ、及びスリーブ１５ｄから構成される素子アセンブリ１１が準備される（図１参照）。
【００５８】
そして素子アセンブリ１１に対して、図４（ｂ）に示すように、下部基体部２２のインサート成形が行われる。インサート成形は、図５の下部基体部２２のインサート成形を説明する断面視図に示すように、第１下部用金型４１および第２下部用金型４２を用いて行われる。第１下部用金型４１には、素子アセンブリ１１、下部基体部２２の下側部２２Ｌおよび上側部２２Ｕの下面、側面に対応する凹状の形状が形成されている。第２下部用金型４２には、下部基体部２２の上側部２２Ｕの上面に対応する凹凸の形状が形成されている。より具体的には、組合せ溝２２ａや、セパレータ穴２２ｂなどに対応する凹凸が形成されている。なお、図５における第１下部用金型４１および第２下部用金型４２の右横に記載された矢印は、第１下部用金型４１および第２下部用金型４２の割り面を示すものである。
【００５９】
さらに、上述の下部基体部２２をインサート成形する工程と並行して、または、別に上部基体部２３をインサート成形が行われる。図６の上部基体部２３のインサート成形を説明する断面視図に示すように、第１上部用金型５１、第２上部用金型５２および第３上部用金型５３を用いて行われる。第１上部用金型５１には、貫通孔２３ａの下側半分や、組合せ突起２３ｂや、コネクタ部２３ｃの下面に対応する凹凸の形状が形成されている。第２上部用金型５２には、貫通孔２３ａの上側半分や、コネクタ部２３ｃの上面に対応する凹凸の形状が形成されている。第３上部用金型５３には、コネクタ部２３ｃの内部形状に対応する凹凸の形状が形成されている。
【００６０】
なお、図６における第１上部用金型５１および第２上部用金型５２の右横に記載された矢印は、第１上部用金型５１および第２上部用金型５２の割り面を示すものであり、第１上部用金型５１および第３上部用金型５３の下側に記載された矢印は、第１上部用金型５１および第３上部用金型５３の割り面、および、第２上部用金型５２および第３上部用金型５３の割り面を示すものである。
【００６１】
また、上部基体部２３をインサート成形する際には、図６および図７に示すように、第１上部用金型５１、第２上部用金型５２、および、第３上部用金型５３の内部に、連結部２６ａにより一体とされた複数の端子２６が、所定の位置に配置される。
【００６２】
連結部２６ａは、図７に示すように、複数の端子２６における貫通孔２３ａ側の端部に、端子２６に対して直交する方向に延びた形状を有する部材である。複数の端子２６は、連結部２６ａとつながることにより、一体となっている。この連結部２６ａは、上部基体部２３のインサート成形が終了した後に、貫通孔２３ａの一方および他方の開口から進入する切断具によって、切断面において切断されて端子２６から切り離される。
【００６３】
上述のように下部基体部２２および上部基体部２３のインサート成形が完了すると、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すように、下部基体部２２の上に、上部基体部２３が重ね合わされる。この時、組合せ溝２２ａと組合せ突起２３ｂとが嵌め合わされ（図１参照）、その後、下部基体部２２と上部基体部２３とは、溶着されて一体化されて基体部２１となる。溶着方法としては、レーザを利用した溶着や、超音波を利用した溶着や、加熱による溶着など、公知の方法を用いることができ、特に限定するものではない。
【００６４】
下部基体部２２と上部基体部２３とが一体化されると、図４（ｅ）および図４（ｆ）に示すように、セパレータ２５が貫通孔２３ａおよびセパレータ穴２２ｂにより形成された空間に配置される。このとき、セパレータ２５の内部にセンサ素子１２の後端部が挿入され、センサ素子１２の５つの電極端子部と５本の導通部材２５ａとが、それぞれ電気的に接続される。同時に、５本の導通部材２５ａが、それぞれコネクタ部２３ｃの５つの端子２６と電気的に接続される（図１参照）。
【００６５】
そして、図４（ｆ）および図４（ｇ）に示すように、貫通孔２３ａの上側の開口に蓋部２４が配置され、セパレータ２５が配置される空間が密閉される。以上により、酸素センサ１の組立が完了する。
【００６６】
上記の構成によれば、基体部２１は、主体金具１３を含む素子アセンブリ１１と一体に樹脂をインサート成形した下部基体部２２と、コネクタ部２３ｃを備える形状に樹脂をインサート成形した上部基体部２３と、から少なくとも構成されている。このようにすることで、樹脂からなる基体部２１の形状の自由度を高くすることができる。
【００６７】
具体的には、下部基体部２２を樹脂でインサート成形する際に、下部基体部２２の形状に制約を与えるのは、主に素子アセンブリ１１の形状となる。基体部２１を分割することなく一体に成形する場合には、主に素子アセンブリ１１の形状と、複数の端子２６の配置位置および配置方向とが制約となるのと比較して、下部基体部２２をインサート成形する際の制約が少なくなり形状の自由度が高くなる。また、上部基体部２３を樹脂で成形する際にも同様に、上部基体部２３の形状に制約を与えるのは、主に複数の端子２６の配置位置および配置方向となり、基体部２１を分割することなく一体にインサート成形する場合と比較して、制約が少なくなり形状の自由度が高くなる。
【００６８】
さらに、下部基体部２２と、上部基体部２３とを別々にインサート成形した後に、下部基体部２２および上部基体部２３を一体にする際に、下部基体部２２に対する上部基体部２３の周方向の向き（コネクタ部２３ｃの向き）、を所定の向きに設定することができる。つまり、下部基体部２２や素子アセンブリ１１等の形状に関わらず、コネクタ部２３ｃの向きを自由に設定することができる。
【００６９】
さらに、基体部２１を分割することなく一体にインサート成形する場合と比較して、下部基体部２２や上部基体部２３を簡素な形状、特に、軸対称や線対称な形状とすることができる。そのため、インサート成形後に発生する樹脂の収縮による、下部基体部２２や上部基体部２３に発生する変形を抑制しやすくなる。
【００７０】
下部基体部２２や上部基体部２３を、比較的、簡素な形状とすることができるため、下部基体部２２や上部基体部２３をインサート成形する際に用いられる金型の形状も、同様に簡素な形状とすることができる。そのため、金型の製造コスト低減を図ると共に金型の長寿命化を図ることができ、ひいては酸素センサ１の製造コストの低減を図ることができる。
【００７１】
また、複数の端子２６におけるセパレータ２５側の端部を、貫通孔２３ａの側面から内部に向かって突出させることにより、端子２６同士の間の配置精度の悪化を抑制しやすくなる。具体的には、連結部２６ａにより一体となった複数の端子２６を第１上部用金型５１、第２上部用金型５２および第３上部用金型５３の内部に配置するだけでよいため、複数の端子２６を一つずつ第１上部用金型５１、第２上部用金型５２および第３上部用金型５３の内部に配置する場合と比較して、複数の端子２６の配置精度の悪化を抑制しやすく、かつ複数の端子２６の配置に要する手間を省略することができる。
【００７２】
また、複数の端子２６におけるセパレータ２５側の端部および連結部２６ａは、上部基体部２３における貫通孔２３ａの内部に向かって突出しているため、貫通孔２３ａを端子２６から切り離しやすい。つまり、連結部２６ａを端子２６から切り離す一対の切断具を、貫通孔２３ａの一方および他方の開口から進入させることができるため、一方が塞がれた穴の内部に向かって連結部２６ａが突出している場合と比較して、一対の切断具で連結部２６ａおよび端子２６の間を挟み、切断することが容易である。
【００７３】
下部基体部２２の上側部２２Ｕに肉盗み部２２ｃを形成することにより、基体部２１の形状の精度を悪化させることなく、下部基体部２２を形成する際に用いられる樹脂の量を削減することができる。同時に酸素センサ１の軽量化を図ることができる。つまり、下部基体部２２には、軸対称性または面対称性を大きく崩すコネクタ部２３ｃが設けられていないため、成形後の樹脂の収縮による変形が発生しにくい。特に、コネクタ部２３ｃと配置が重なる位置に肉盗み部２２ｃを設けても、下部基体部２２としては変形が発生しにくいため、容易に肉盗み部２２ｃを設けることができる。
【００７４】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図８から図１２を参照して説明する。
本実施形態の酸素センサの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、フランジ部が設けられている点が異なっている。よって、本実施形態においては、図８および図１２を用いてフランジ部によって第１の実施形態と相違する点についてのみを説明し、第１の実施形態と同様に部分の説明を省略する。図８は、本実施形態に係る酸素センサ１０１の概略構成を説明する断面視図である。
【００７５】
本実施形態の酸素センサ１０１には、図８に示すように、フランジ部１１７を含む素子アセンブリ１１と、下部基体部（第１基体部）１２２を含む基体部２１と、から主に構成されている。
【００７６】
フランジ部１１７は、酸素センサ１０１を吸入配管に固定する際に用いられる金属性の部品である。フランジ部１１７には、円筒状に形成されて主体金具１３側の端部が主体金具１３に固定される筒部１１７ａと、筒部１１７ａにおける基体部２１側の端部から、酸素センサ１の挿入方向（図８の上下方向）に対して交差する方向、より好ましくは直交する方向（図８の左右方向）に延びる一対の板状のフランジ片１１７ｂと、が主に設けられている。
【００７７】
なお、図８においてフランジ部１１７は、ガス導入孔１４ａが設けられている方向にフランジ片１１７ｂが延びるように配置された状態で記載されているが、フランジ片１１７ｂが延びる方向は、図８に記載された方向に限定されるものではなく、自由に設定することができる。例えば、フランジ片１１７ｂの延びる方向が９０°回転した状態、言い換えると、ガス導入孔１４ａが設けられている方向に対して、直交する方向にフランジ片１１７ｂが延びていても良い。
【００７８】
図９の下部基体部１２２の構成を説明する部分断面図に示すように、下部基体部１２２における下側部１２２Ｌは、主体金具１３の外周と、フランジ部１１７の筒部１１７ａの内周と、の間の空間を埋める円筒状に形成されている。上側部１２２Ｕは、フランジ部１１７のフランジ片１１７ｂ上であって、下側部１２２Ｌよりも径方向外側に突出する板状に形成されている。
【００７９】
ここで、図１０の酸素センサ１０１の組立工程を説明する斜視図を参照しながら、酸素センサ１０１の組立工程の概略を説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、センサ素子１２、主体金具１３、外部プロテクタ１４、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃ、スリーブ１５ｄおよびフランジ部１１７から構成される素子アセンブリ１１が準備される（図８参照）。なお、フランジ部１１７を主体金具１３に固定する際には、溶接などの公知の固定方法を用いることができる。
【００８０】
そして素子アセンブリ１１に対して、図１０（ｂ）に示すように、下部基体部１２２のインサート成形が行われる。インサート成形は、図１１の下部基体部１２２のインサート成形を説明する断面視図に示すように、第１下部用金型１４１および第２下部用金型１４２を用いて行われる。第１下部用金型１４１には、素子アセンブリ１１に対応する凹状の形状が形成されている。第２下部用金型１４２には、下部基体部１２２の上側部２２Ｕの側面や上面に対応する凹凸の形状が形成されている。より具体的には、組合せ溝２２ａや、セパレータ穴２２ｂなどに対応する凹凸が形成されている。
【００８１】
なお、図１１における第１下部用金型１４１および第２下部用金型１４２の右横に記載された矢印は、第１下部用金型１４１および第２下部用金型１４２の割り面を示すものである。つまり、第１下部用金型１４１および第２下部用金型１４２の割り面は、フランジ部１１７のフランジ片１１７ｂと一致するように配置されている。
【００８２】
以後の上部基体部２３のインサート成形や、下部基体部１２２および上部基体部２３の重ね合わせ等の酸素センサ１０１の組立工程は、第１の実施形態の組立工程と同様であるため、図１０（ｃ）から図１０（ｇ）までに組立工程内容を示し、その説明を省略する。
【００８３】
上記の構成によれば、フランジ部１１７のフランジ片１１７ｂを割り面とする第１下部用金型１４１および第２下部用金型１４２により、下部基体部１２２はフランジ部１１７を含む素子アセンブリ１１と一体にインサート成形される。このように金型の割り面の配置位置が制限される場合に、基体部２１を分割することなく一体に成形する場合（図１２参照）と比較すると、本実施形態の酸素センサ１０１では、フランジ部１１７を含む素子アセンブリ１１と一体に成形される下部基体部１２２にコネクタ部２３ｃが設けられていないため、金型の形状を簡素化することができる。
【００８４】
ここで、図１２における基体部２１を分割することなく一体に成形する場合の金型について説明すると、インサート成形は、第１金型２４１、第２金型２４２および第３金型２４３を用いて行われる。第１金型２４１には、素子アセンブリ１１やコネクタ部２３ｃの下面に対応する凹状の形状が形成されている。第２金型２４２には、基体部２１の上側部の側面や上面やコネクタ部２３ｃの上面に対応する凹凸の形状が形成されている。第３金型２４３には、コネクタ部２３ｃの内部形状に対応する凹凸の形状が形成されている。
【００８５】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１３から図１５を参照して説明する。
本実施形態の酸素センサの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態と比べて、少なくとも第１基体部が金属製である点で異なっている。よって、本実施形態においては、図１３から図１５を用いて第１の実施形態と相違する点についてのみを説明し、第１の実施形態と同様に部分の説明を省略する。
【００８６】
図１３は、本実施形態における酸素センサ３０１の概略構成を表した断面視図であり、図１４および図１５は、酸素センサ３０１の組み立て工程を表した説明図である。
本実施形態の酸素センサ３０１は、図１３に示すように、取付部材３１７を含む素子アセンブリ３１１と、下部基体部（第１基体部）３２２を含む基体部３２１と、を主に備えて構成されている。
【００８７】
素子アセンブリ３１１は、センサ素子１２と、センサ素子１２の内部に収納すると共にセンサ素子１２を保持する主体金具（ハウジング）３１３、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃ、スリーブ１５ｄ、金属カップ１５ｅ、パッキン１５ｆ、外部プロテクタ３４２、内部プロテクタ３４３、取付部材３１７、を主に備えて構成されている。
【００８８】
素子アセンブリ３１１のうち、取付部材３１７は、酸素センサ３０１を吸入配管に固定する際に用いられる金属性の部品である。取付部材３１７は、主体金具３１３を内部に配置可能な筒形状であり、その先端側端部が主体金具３１３に対して溶接により固定される。取付部材３１７は、その外周面に溝部３１８（図１５の工程Ｆ参照）を備えており、溝部３１８には環状パッキン３１９が配置される。また、取付部材３１７は、自身の後端側で径方向外側に延伸した部位に取り付け孔が形成されており、この取り付け孔は、酸素センサ３０１をセンサ取付箇所（吸入配管など）にボルトなどを用いたネジ止め等で取り付けるために備えられている。
【００８９】
外部プロテクタ３４２および内部プロテクタ３４３は、複数の孔部を有する金属製（例えば、ステンレスなど）の部材であり、センサ素子１２の突出部分を覆うように、主体金具３１３の先端側（図１３における下方）外周に溶接等によって取り付けられている。
【００９０】
基体部３２１は、吸入配管の外側に配置されるものであり、図１３に示すように、下部基体部（第１基体部）３２２と、上部基体部（第２基体部）３２３と、蓋部３２４と、を主に備えて構成される。基体部３２１の内部には、後述する複数の金属端子３６４と、センサ素子１２との導通を図るセパレータ（中継部）３２５と、セパレータ３２５を支持する筒状の支持部材３２７と、が配置されている。なお、支持部材３２７は、その内部に筒状部材３２７ａを備えており、弾性変形により筒状部材３２７ａの内径寸法が変化することで、セパレータ３２５を支持部材３２７の内部に保持するよう構成されている。
【００９１】
本実施形態は、下部基体部３２２および蓋部３２４が金属材料（ＳＵＳ３０４など）で形成され、上部基体部３２３がポリフェニレンサルファイド樹脂から成形されている例に適用したものである。
【００９２】
下部基体部３２２は、基体部３２１における主体金具３１３やセンサ素子１２に近い側の部分（図１３の下側の部分）を構成するものであり、ステンレス（ＳＵＳ３０４など）で形成されている。図１４の工程Ｂに示すように、下部基体部３２２における下側部３２２Ｌは、主体金具３１３の後端側部分（図１４における上側）を収容可能な円筒状に形成され、下部基体部３２２における上側部３２２Ｕは、上部基体部３２３の一部を収容可能な形状に形成されている。
【００９３】
上部基体部３２３は、基体部３２１における主体金具３１３やセンサ素子１２から遠い部分（図１３の上側の部分）を構成するものであり、酸素センサ３０１の挿入方向（図１３の上下方向）に対して交差する方向、より好ましくは直交する方向（図１３の左右方向）に延びて配置される部品である。上部基体部３２３は、図１４の工程Ｃに示すように、３２２に支持される外側部材３６１と、外側部材３６１の内部に収容されるコネクタ部材３６２と、を主に備えて構成されている。
【００９４】
外側部材３６１は、貫通孔３６１ａと、コネクタ収容部３６１ｂと、Ｏリング配置部３６１ｃと、を備えている。
貫通孔３６１ａは、上部基体部３２３における下部基体部３２２と対向する部分に形成された、酸素センサ１の挿入方向、言い換えると、センサ素子１２が延びる方向に貫通する孔である。
【００９５】
コネクタ収容部３６１ｂは、コネクタ部材３６２を収容するための空間であり、貫通孔３６１ａに連通している。
Ｏリング配置部３６１ｃは、Ｏリング３６３を配置するための溝であり、外側部材３６１の先端側および後端側にそれぞれ形成されている。Ｏリング３６３は、ゴム等の弾性を有する樹脂を用いてリング状に形成された部材であり、断面が円状に形成されたものである。Ｏリング３６３は、Ｏリング配置部３６１ｃに配置されることで、上部基体部３２３（外側部材３６１）と下部基体部３２２との間の気密性を高めると共に、上部基体部３２３（外側部材３６１）と蓋部３２４との間の気密性を高める。
【００９６】
コネクタ部材３６２は、センサ素子１２の測定信号を酸素センサ１の外部に配置された制御部（図示せず）に出力する接続部であると共に、ヒータ３１に供給される電力が入力される接続部でもある。コネクタ部材３６２は、複数の導通部材３２６に接続される複数の金属端子３６４と、複数の金属端子３６４の周囲を覆って延びる筒状部３６２ａと、を主に備えて構成されている。
【００９７】
コネクタ部材３６２が外側部材３６１のコネクタ収容部３６１ｂに配置されることで、上部基体部３２３が形成される。
上部基体部３２３の一部が下部基体部３２２の上側部３２２Ｕの内部に配置されることで、複数の金属端子３６４がそれぞれ複数の導通部材３２６に電気的に接続される。なお、複数の導通部材３２６は、セパレータ３２５の内部に配置されてセンサ素子１２やヒータ３１と電気的に接続されている。これにより、複数の金属端子３６４がセンサ素子１２やヒータ３１と電気的に接続される。
【００９８】
図１５の工程Ｅに示すように、蓋部３２４は、上部基体部３２３の上面の一部を覆う上面部３２４ａと、上部基体部３２３の側面の一部を覆う側面部３２４ｂと、を主に備えて構成される。側面部３２４ｂは、上部基体部３２３を挿通可能な大きさの開口部３２４ｃを備えている。
【００９９】
蓋部３２４は、上面部３２４ａで貫通孔３６１ａを覆うことで、センサ素子１２の後端や、セパレータ３２５が配置される空間を閉じた空間にするものであり、この空間に水などの侵入を防止するものである。
【０１００】
ここで、図１４および図１５の酸素センサ３０１の組立工程を示した説明図を参照しながら、酸素センサ３０１の組立工程の概略を説明する。
まず、図１４の工程Ａに示すように、センサ素子１２、主体金具３１３、セラミックリング１５ａ、第１滑石リング１５ｂ、第２滑石リング１５ｃ、スリーブ１５ｄ、金属カップ１５ｅ、パッキン１５ｆ、外部プロテクタ３４２および内部プロテクタ３４３、を主に備えて構成される素子アセンブリ３１１が準備される。
【０１０１】
この素子アセンブリ３１１に対して、セパレータ３２５および複数の導通部材３２６を収容する支持部材３２７が組み付けられて、支持部材３２７と素子アセンブリ３１１（詳細には、主体金具３１３）とが溶接により固定される。これにより、複数の導通部材３２６がセンサ素子１２やヒータ３１と電気的に接続される。なお、支持部材３２７は、その内部に筒状部材３２７ａを備えており、弾性変形により筒状部材３２７ａの内径寸法が変化することで、セパレータ３２５を支持部材３２７の内部に保持するよう構成されている。
【０１０２】
次に、図１４の工程Ｂに示すように、支持部材３２７が固定された素子アセンブリ３１１に対して、下部基体部３２２が組み付けられて、下部基体部３２２と素子アセンブリ３１１（詳細には、主体金具３１３）とが溶接により固定される。
【０１０３】
次に、図１４の工程Ｃに示すように、コネクタ部材３６２が外側部材３６１のコネクタ収容部３６１ｂに配置されることで、上部基体部３２３が形成される。
そして、下部基体部３２２が固定された素子アセンブリ３１１に対して、上部基体部３２３が組み付けられる。このとき、Ｏリング３６３がＯリング配置部３６１ｃに配置されることで、下部基体部３２２と上部基体部３２３との間にＯリング３６３が配置される。
【０１０４】
これにより、図１４の工程Ｄに示すように、上部基体部３２３の一部が下部基体部３２２の上側部３２２Ｕの内部に配置されるとともに、複数の金属端子３６４がそれぞれ複数の導通部材３２６に電気的に接続される。
【０１０５】
次に、図１５の工程Ｅに示すように、下部基体部３２２が固定されると共に上部基体部３２３が組み付けられた素子アセンブリ３１１に対して、蓋部３２４を組み付ける。このとき、Ｏリング３６３がＯリング配置部３６１ｃに配置されることで、蓋部３２４と上部基体部３２３との間にＯリング３６３が配置される。
【０１０６】
これにより、蓋部３２４の上面部３２４ａによって貫通孔３６１ａが覆われ、センサ素子１２の後端やセパレータ３２５が配置される空間が閉じた空間となり、この空間に水などの侵入が防止される。また、蓋部３２４は下部基体部３２２に組み付けられた後で径方向から加締められて固定される。
【０１０７】
次に、図１５の工程Ｆに示すように、蓋部３２４が組み付けられた素子アセンブリ３１１に対して、取付部材３１７を組み付ける。このとき、素子アセンブリ３１１の先端側（図１５の下側）に、取付部材３１７を組み付けた上で、溶接により両者を固定する。
【０１０８】
これにより、図１５の工程Ｇに示すように、酸素センサ３０１が完成する。
このように構成される酸素センサ３０１は、下部基体部３２２が金属製（ステンレス）の部材であるため、樹脂製の部材に比べて、耐熱性に優れたものとなり高温環境での使用が可能となる。
【０１０９】
なお、本実施形態においては、センサ素子１２が特許請求の範囲におけるセンサ素子の一例に相当し、主体金具３１３（ハウジング３１３）がハウジングの一例に相当する。基体部３２１が基体部の一例に相当し、下部基体部３２２（第１基体部３２２）が第１基体部の一例に相当し、上部基体部３２３（第２基体部３２３）が第２基体部の一例に相当する。複数の金属端子３６４が複数の端子の一例に相当し、コネクタ部材３６２がコネクタ部の一例に相当し、貫通孔３６１ａが貫通孔の一例に相当し、セパレータ３２５（中継部）および導通部材３２６が中継部の一例に相当する。
【０１１０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記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において、様々な態様にて実施することが可能である。
【０１１１】
例えば、下部基体部３２２を金属材料で形成する場合には、その材料はＳＵＳ３０４に限られることはなく、他の金属材料で形成しても良い。耐腐食性や耐熱性に優れた金属材料を用いて下部基体部を形成することで、ガスセンサ（酸素センサ）としての耐腐食性や耐熱性を向上できる。
【符号の説明】
【０１１２】
１，１０１，３０１…酸素センサ（ガスセンサ）、１２…センサ素子、１３，３１３…主体金具（ハウジング）、１４…外部プロテクタ（ハウジング）、２１，３２１…基体部、２２，１２２，３２２…下部基体部（第１基体部）、２２ｃ…肉盗み部（凹部）、２２Ｕ…上側部、２２Ｌ，１２２Ｌ…下側部、２３，３２３…上部基体部（第２基体部）、２３ａ，３６１ａ…貫通孔、２６…複数の端子、２５，３２５…セパレータ（中継部）、２６ａ…連結部、１１７…フランジ部、１４１…第１下部用金型、１４２…第２下部用金型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に設けられた流路内を流れるガスに含まれる特定ガス成分の濃度を測定するセンサ素子と、該センサ素子を内部に収納すると共に前記流路内に差し込まれるハウジングと、該ハウジングに取り付けられると共に前記流路の外側に配置される基体部と、
を備えるガスセンサであって、
前記基体部は、
前記基体部における前記ハウジング側の部分である第１基体部と、
前記第１基体部とは別に成形され、前記基体部における前記ハウジングと反対側の部分であり、前記センサ素子と電気的に接続される複数の端子が、前記センサ素子の挿入方向に対して交差する方向に延びて内部に配置されたコネクタ部を有する第２基体部と、
を備えることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記第２基体部は、樹脂で成形されてなること、
を特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記第２基体部には、前記センサ素子および前記複数の端子を電気的に接続する中継部を収納する貫通孔が設けられ、
前記複数の端子は、前記中継部側の端部において連結部により一体に繋がれた状態で、前記中継部側の端部を前記貫通孔の内部に突出させた状態で前記第２基体部と一体に成形され、
その後、前記貫通孔の側面から内部に向かって突出する前記複数の端子における前記連結部を切り落とすことにより、前記複数の端子は前記第２基体部の内部に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記第１基体部には、
前記ハウジング側の部分であって、前記ハウジングが延びる方向に延びる下側部と、
前記第２基体部側の部分であって、前記複数の端子が延びる方向に沿って延びる板状の上側部と、が設けられ、
前記上側部における前記ハウジング側の面には凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記ハウジングには、前記ハウジングの外周から径方向外側に向かって延びる板状のフランジ部が、さらに設けられ、
前記第１基体部は、前記フランジ部を割り面とする第１金型および第２金型により、前記ハウジングおよび前記フランジ部と一体に成形されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項１】
内燃機関に設けられた流路内を流れるガスに含まれる特定ガス成分の濃度を測定するセンサ素子と、該センサ素子を内部に収納すると共に前記流路内に差し込まれるハウジングと、該ハウジングに取り付けられると共に前記流路の外側に配置される基体部と、
を備えるガスセンサであって、
前記基体部は、
前記基体部における前記ハウジング側の部分である第１基体部と、
前記第１基体部とは別に成形され、前記基体部における前記ハウジングと反対側の部分であり、前記センサ素子と電気的に接続される複数の端子が、前記センサ素子の挿入方向に対して交差する方向に延びて内部に配置されたコネクタ部を有する第２基体部と、
を備えることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記第２基体部は、樹脂で成形されてなること、
を特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記第２基体部には、前記センサ素子および前記複数の端子を電気的に接続する中継部を収納する貫通孔が設けられ、
前記複数の端子は、前記中継部側の端部において連結部により一体に繋がれた状態で、前記中継部側の端部を前記貫通孔の内部に突出させた状態で前記第２基体部と一体に成形され、
その後、前記貫通孔の側面から内部に向かって突出する前記複数の端子における前記連結部を切り落とすことにより、前記複数の端子は前記第２基体部の内部に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記第１基体部には、
前記ハウジング側の部分であって、前記ハウジングが延びる方向に延びる下側部と、
前記第２基体部側の部分であって、前記複数の端子が延びる方向に沿って延びる板状の上側部と、が設けられ、
前記上側部における前記ハウジング側の面には凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記ハウジングには、前記ハウジングの外周から径方向外側に向かって延びる板状のフランジ部が、さらに設けられ、
前記第１基体部は、前記フランジ部を割り面とする第１金型および第２金型により、前記ハウジングおよび前記フランジ部と一体に成形されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−５０４４２（Ｐ２０１３−５０４４２Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６０８８２（Ｐ２０１２−１６０８８２）
【出願日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]