(57)【要約】      （修正有）【課題】振動などの外力が印加される環境下でも、金属端子の破損を抑制できるセンサを提供する。【解決手段】センサは、軸線方向に延びるセンサ素子を備え、筐体と、金属端子と、端子保持部と、リード線挿通部と、を備える。センサにおいては、包囲部１３ｂがリード線挿通部の弾性変形可能な範囲を制限するように構成されている。このため、リード線挿通部は、筐体から押圧力が印加されて弾性変形する場合、特に先端部分は、径方向外向きの変形が制限されるため、貫通孔５９dが狭くなるように径方向内向きに変形することになり、貫通孔の内面と金属端子（突出部）との隙間が小さくなる。これにより、貫通孔の内部での金属端子の移動可能範囲が小さくなり、センサに振動などの外力が印加された場合における金属端子の変形範囲を制限でき、外力による金属端子の破損を抑制できる。【選択図】図４
2019015507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びるセンサ素子を備えるセンサであって、
前記軸線方向における先端側から前記センサ素子の一部が露出する状態で前記センサ素子を保持するとともに、前記センサ素子の検出信号を伝達するリード線が後端側から外部に向けて導出されるように構成された筐体と、
前記軸線方向に沿って配置される端子本体と、前記端子本体の後端側において前記軸線方向に垂直な径方向に突出した突出部と、前記端子本体の先端側から延設されて前記センサ素子に電気的に接続される素子接続部と、を有する金属端子と、
前記素子接続部が前記センサ素子に電気的に接続される状態で前記金属端子を保持する端子保持部と、
前記金属端子のうち少なくとも前記突出部および前記リード線を収容する貫通孔を有し、前記端子保持部の後端側に配置されるとともに前記筐体の後端側に嵌合されるように弾性材料で構成されたリード線挿通部と、
を備えており、
前記端子保持部は、自身の後端に、前記リード線挿通部の先端部分のうち周方向外側面を取り囲む筒状の包囲部を備え、
前記包囲部および前記突出部は、前記軸線方向におけるそれぞれの存在領域の少なくとも一部が重なるように配置されており、
前記リード線挿通部は前記包囲部に押圧されるように構成されている、
センサ。
【請求項２】
前記突出部は、リード線と電気的に接続されるリード線接続部である、
請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記リード線挿通部は、前記先端部分の先端面が前記端子保持部に当接する状態で配置されている、
請求項１または請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記金属端子は、前記リード線挿通部の前記貫通孔の内面に当接している、
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項５】
前記金属端子は、少なくとも前記突出部が前記貫通孔の内面に当接している、
請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記リード線挿通部の前記貫通孔は、前記金属端子の配置領域が前記リード線の配置領域に比べて内径寸法が大きい形状であるとともに、前記金属端子の配置領域と前記リード線の配置領域との間に先端側に対向する対向面を備えるように構成されている、
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記リード線挿通部は、自身の外周に、後端側に対向する後端対向面を備えており、
前記後端対向面が前記筐体の内面に当接している、
請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項８】
前記リード線挿通部は、外力が印加されていない自由状態において、前記先端部分の先端面から前記後端対向面までの軸線方向寸法が、前記端子保持部における前記包囲部の軸線方向寸法よりも大きい構成である、
請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記リード線挿通部は、前記後端対向面よりも先端側かつ前記先端部分よりも後端側の領域において、先端側に対向する先端対向面を備えており、
前記先端対向面は、前記軸線方向の先端側から見たときに、前記先端部分よりも径方向外側の領域に少なくとも一部が形成されている、
請求項７または請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記リード線挿通部は、外力が印加されていない自由状態において、前記先端部分の先端面から前記先端対向面までの軸線方向寸法が、前記端子保持部における前記包囲部の軸線方向寸法よりも大きい構成である、
請求項９に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記端子保持部は、前記包囲部の後端面が前記リード線挿通部または前記筐体の内面に当接する状態で備えられる、
請求項７から請求項１０のうちいずれか一項に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサ素子を備えるセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサ素子を備えるセンサとしては、センサ素子を保持する筐体と、筐体の後端側から導出されるリード線と、センサ素子およびリード線に電気的に接続される金属端子と、金属端子を保持する端子保持部と、金属端子の一部およびリード線を挿通する貫通孔を有するとともに筐体の後端側に嵌合されたリード線挿通部と、を備えるセンサがある（特許文献１）。
【０００３】
このようなセンサは、センサ素子の検出信号がリード線を介して外部機器に出力されるように構成されている。
なお、このセンサは、リード線挿通部の貫通孔において、金属端子が貫通孔の内面と接することなく隙間を介して配置される構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０４０９２２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、上記のセンサは、振動などの外力が発生しやすい使用環境下では、金属端子が破損する可能性があり、金属端子の破損によって検出信号を適切に出力できなくなる可能性がある。
【０００６】
つまり、振動などの外力が印加されて、リード線挿通部の貫通孔において金属端子が移動することにより、金属端子が変形してしまい、変形に伴う応力集中によって金属端子が破損する可能性がある。金属端子が破損すると、センサ素子の検出信号をリード線に伝達できないため、検出信号を外部に出力することが不可能となる。
【０００７】
そこで、本開示は、振動などの外力が印加される環境下でも、金属端子の破損を抑制できる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】
【０００８】
本開示の一態様は、軸線方向に延びるセンサ素子を備えるセンサであって、筐体と、金属端子と、端子保持部と、リード線挿通部と、を備えるセンサである。
筐体は、軸線方向における先端側からセンサ素子の一部が露出する状態でセンサ素子を保持するとともに、センサ素子の検出信号を伝達するリード線が後端側から外部に向けて導出されるように構成されている。
【０００９】
金属端子は、端子本体と、突出部と、素子接続部と、を有する。端子本体は、軸線方向に沿って配置されるように構成されている。突出部は、端子本体の後端側において軸線方向に垂直な径方向に突出した構成である。素子接続部は、端子本体の先端側から延設されてセンサ素子に電気的に接続されるように構成されている。
【００１０】
端子保持部は、素子接続部がセンサ素子に電気的に接続される状態で金属端子を保持する構成である。
リード線挿通部は、金属端子の少なくとも突出部およびリード線を収容する貫通孔を有し、端子保持部の後端側に配置される弾性材料で構成され、筐体の後端側に嵌合されるように構成されている。
【００１１】
端子保持部は、自身の後端に、リード線挿通部の先端部分のうち周方向外側面を取り囲む筒状の包囲部を備える。包囲部および突出部は、軸線方向におけるそれぞれの存在領域の少なくとも一部が重なるように配置されている。リード線挿通部は、包囲部に押圧されるように構成されている。
【００１２】
このセンサにおいては、包囲部がリード線挿通部の弾性変形可能な範囲を制限するように構成されている。このため、リード線挿通部は、筐体からの径方向内向きの押圧力によって弾性変形した場合には、先端部分の周方向外側面が包囲部の内周面に当接するため、先端部分の径方向外向きの変形範囲（膨張範囲）が制限される。つまり、リード線挿通部は、筐体から押圧力が印加されて弾性変形する場合、特に先端部分は、径方向外向きの変形が制限されるため、貫通孔が狭くなるように径方向内向きに変形することになり、貫通孔の内面と金属端子（突出部）との隙間が小さくなる。
【００１３】
これにより、貫通孔の内部での金属端子の移動可能範囲が小さくなり、センサに振動などの外力が印加された場合における金属端子の変形範囲を制限でき、外力による金属端子の破損を抑制できる。
【００１４】
次に、上述のセンサにおいては、突出部は、リード線と電気的に接続されるリード線接続部であってもよい。
このような構成であれば、金属端子の移動規制のために新たに突出部を設ける必要がないため、金属端子の製造時における工数の削減や、金属端子の重量増加の抑制を実現できる。また、リード線接続部は、リード線と接続されるため金属端子の中で比較的重い部位となる場合があるが、貫通孔の内部でのリード線接続部（突出部）の移動可能範囲が小さくなるため、金属端子の破損抑制効果が高くなる。
【００１５】
次に、上述のセンサにおいては、リード線挿通部は、先端部分の先端面が端子保持部に当接する状態で配置されてもよい。
このように先端部分の先端面が端子保持部に当接することで、リード線挿通部の弾性変形時において、先端部分は先端側に向かい膨張する弾性変形が制限される。このため、リード線挿通部は、貫通孔が狭くなるように弾性変形し、貫通孔の内面と金属端子との隙間がさらに小さくなる。
【００１６】
これにより、センサに外力が印加された場合における金属端子の変形範囲をさらに制限でき、金属端子の破損をさらに抑制できる。
次に、上述のセンサにおいては、金属端子は、リード線挿通部の貫通孔の内面に当接してもよい。
【００１７】
このような構成を採ることで、センサに外力が印加された場合における金属端子の変形範囲をさらに制限でき、金属端子の破損をさらに抑制できる。なお、金属端子のうち貫通孔の内面に当接する部分は、突出部でもよいし、端子本体でもよいし、さらに他の部位であってもよい。
【００１８】
次に、金属端子がリード線挿通部の貫通孔の内面に当接するように構成された上述のセンサにおいては、金属端子は、少なくとも突出部が貫通孔の内面に当接してもよい。
このような構成を採ることで、センサに外力が印加された場合における金属端子の変形範囲をさらに制限でき、金属端子の破損をさらに抑制できる。
【００１９】
次に、上述のセンサにおいては、リード線挿通部の貫通孔は、金属端子の配置領域がリード線の配置領域に比べて内径寸法が大きい形状であるとともに、金属端子の配置領域とリード線の配置領域との間に先端側に対向する対向面を備えるように構成されてもよい。
【００２０】
このような構成であれば、対向面が金属端子に当接することで、貫通孔の内部における金属端子の後端に向かう移動範囲を制限できる。これにより、金属端子が貫通孔の後端側から外部に抜け落ちることを抑制できる。
【００２１】
次に、上述のセンサにおいては、リード線挿通部は、自身の外周に、後端側に対向する後端対向面を備えており、後端対向面が筐体の内面に当接してもよい。
このような構成であれば、後端対向面を筐体の内面に当接させることで、筐体の内部におけるリード線挿通部の位置決めを容易に実行できる。
【００２２】
次に、リード線挿通部の後端対向面が筐体の内面に当接するように構成された上述のセンサにおいては、リード線挿通部は、外力が印加されていない自由状態において、先端部分の先端面から後端対向面までの軸線方向寸法が、端子保持部における包囲部の軸線方向寸法よりも大きい構成でもよい。
【００２３】
このような構成であれば、包囲部の内部におけるリード線挿通部（特に、先端部分）の占有領域を大きく確保しやすくなり、リード線挿通部の外向きの弾性変形を包囲部によって制限することが実現しやすくなる。
【００２４】
次に、リード線挿通部の後端対向面が筐体の内面に当接するように構成された上述のセンサにおいては、リード線挿通部は、後端対向面よりも先端側かつ先端部分よりも後端側の領域において、先端側に対向する先端対向面を備えており、先端対向面は、軸線方向の先端側から見たときに、先端部分よりも径方向外側の領域に少なくとも一部が形成されてもよい。
【００２５】
このような構成であれば、リード線挿通部は、先端対向面と後端対向面とで挟まれる領域の断面積に比べて、先端部分の断面積を小さくすることができ、リード線挿通部の体積を小さくできるため、リード線挿通部の材料コストを低減できる。
【００２６】
なお、先端部分の断面形状は、丸形に限られることはなく、例えば、多角形、星形など任意の形状を採ってもよい。また、リード線挿通部は、複数の貫通孔を備える場合には、複数の先端部分を備える構成であってもよい。
【００２７】
次に、リード線挿通部が先端対向面を備えるように構成された上述のセンサにおいては、リード線挿通部は、外力が印加されていない自由状態において、先端部分の先端面から先端対向面までの軸線方向寸法が、端子保持部における包囲部の軸線方向寸法よりも大きい構成でもよい。
【００２８】
このような構成であれば、包囲部の内部におけるリード線挿通部（特に、先端部分）の占有領域を大きく確保しやすくなり、リード線挿通部の径方向外向きの弾性変形を包囲部によって制限することが実現しやすくなる。
【００２９】
次に、リード線挿通部の後端対向面が筐体の内面に当接するように構成された上述のセンサにおいては、端子保持部は、包囲部の後端面がリード線挿通部または筐体の内面に当接する状態で備えられてもよい。
【００３０】
このような構成であれば、端子保持部とリード線挿通部との相対位置、または、端子保持部と筐体との相対位置が、振動などの影響で変化することを抑制できる。このため、これらの相対位置の変化に伴い金属端子へ外力が印加されることを抑制でき、振動などの影響による金属端子の破損を抑制できる。
【００３１】
なお、リード線挿通部が先端対向面を備える場合には、包囲部の後端面が先端対向面に当接するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ガスセンサを軸線方向に沿って破断した断面図である。
【図２】ガスセンサ素子を軸線方向の一部を省略して示す斜視図である。
【図３】製造段階におけるガスセンサのうち、グロメットが絶縁セパレータに組み付けられる前の状態を表す説明図である。
【図４】製造段階におけるガスセンサのうち、グロメットが絶縁セパレータに組み付けられた状態を表す説明図である。
【図５】製造段階におけるガスセンサのうち、外筒がグロメットおよび絶縁セパレータを覆う状態を表す説明図である。
【図６】製造段階におけるセンサのうち、第２グロメットが第２絶縁セパレータに組み付けられる前の状態を表す説明図である。
【図７】第２グロメットの外観を表す側面図である。
【図８】第３グロメットの断面図である。
【図９】第４グロメットの外観を表す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本開示は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【００３４】
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
第１実施形態として、特定ガス成分の濃度を測定するガスセンサ１について説明する。
【００３５】
ガスセンサ１は、例えば、内燃機関（エンジン）の排気管に固定されて、排気ガスにおける特定ガス成分（窒素酸化物（ＮＯｘ）、酸素など）の濃度を測定する用途などに用いられる。
【００３６】
ガスセンサ１の構成を、図１に基づいて説明する。なお、以下では、図１における下方向（下側）をガスセンサの先端側と呼び、図１における上方向（上側）をガスセンサの後端側と呼ぶ。
【００３７】
図１に示す様に、ガスセンサ１は、排気管に固定するためのネジ部３が外表面に形成された筒状の主体金具５と、主体金具５に貫挿される検出素子７（以下ガスセンサ素子７と称する）と、ガスセンサ素子７の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ９と、軸線方向（図中上下方向）に貫通する素子挿通孔１１を有する絶縁セパレータ１３と、ガスセンサ素子７に接続される複数（４個）のリードフレーム１５（図１では、一部のみを図示）と、を備えている。
【００３８】
また、ガスセンサ１は、複数（本実施形態では４本）のリード線３５、コネクタ部３６、編組３７を備える。リード線３５は、リードフレーム１５と電気的に接続されるとともにコネクタ部３６のコネクタ端子（図示省略）に電気的に接続されている。コネクタ部３６は、外部機器（図示省略）に接続可能に構成されている。編組３７は、複数のリード線３５が内部に挿通された筒状部材であり、変形可能な材料で構成されている。
【００３９】
図２に示す様に、ガスセンサ素子７は、軸線方向に延びる板状形状の積層部材であり、素子部７ａと、ヒータ部７ｂと、を備える。素子部７ａは、測定対象となる排気ガスに向けられる先端側（図中左下方）に、保護層（図示省略）に覆われた検出部１７が形成されている。ガスセンサ素子７は、後端側（図中右上方）の外表面のうち表裏の位置関係となる第１板面１９および第２板面２１に、電極パッド２３、２５、２７、２９が形成されている。
【００４０】
絶縁セパレータ１３は、絶縁性材料（例えば、アルミナなど）で形成されている。絶縁セパレータ１３は、ガスセンサ素子７の少なくとも一部および複数のリードフレーム１５の少なくとも一部を取り囲む素子配置部として、素子挿通孔１１を備えている。
【００４１】
絶縁セパレータ１３は、素子挿通孔１１の内部で複数のリードフレーム１５およびガスセンサ素子７を保持する。これにより、複数のリードフレーム１５は、ガスセンサ素子７の電極パッド２３、２５、２７、２９に、それぞれ電気的に接続される。
【００４２】
複数のリードフレーム１５は、１対１の関係で複数のリード線３５と電気的に接続される。コネクタ部３６が外部機器に接続されることで、複数のリード線３５および複数のリードフレーム１５は、外部機器とガスセンサ素子７との間の電流経路を形成する。
【００４３】
図３に示すように、リードフレーム１５は、端子本体１５ａ、素子接続部１５ｂ、加締接続部１５ｃを備えている。
端子本体１５ａは、軸線方向に沿って配置される長尺形状に形成されている。素子接続部１５ｂは、端子本体１５ａの先端側を起点として延設されるとともに、途中で延設方向が後端向きに変更されて構成されている。素子接続部１５ｂは、ガスセンサ素子７の電極パッド２３、２５、２７、２９に電気的に接続されるために備えられている。加締接続部１５ｃは、端子本体１５ａの後端側において軸線方向に垂直な径方向に突出して形成されている。加締接続部１５ｃは、加締めによりリード線３５と接続可能に構成されている。
【００４４】
図１にもどり、主体金具５は、耐熱性金属材料（例えばステンレス鋼など）を用いて構成された略筒状形状の金属部材であり、軸線方向に貫通する貫通孔５ａを有するとともに、貫通孔５ａの内部において径方向内側に突出する棚部３９を有する。
【００４５】
主体金具５は、検出部１７を貫通孔５ａの先端側外部に配置し、電極パッド２３、２５、２７、２９を貫通孔５ａの後端側外部に配置する状態で、貫通孔５ａに挿通されたガスセンサ素子７を保持するよう構成されている。つまり、主体金具５は、軸線方向における先端側からガスセンサ素子７の一部が露出する状態でガスセンサ素子７を保持するように構成されている。
【００４６】
主体金具５の貫通孔５ａの内部には、ガスセンサ素子７の径方向周囲を取り囲む状態で、環状形状のセラミックホルダ４１、粉末充填層４３、４５（滑石リング４３、４５）、上述のセラミックスリーブ９が、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。
【００４７】
セラミックスリーブ９と主体金具５の後端部４７との間には、加締リング４９が配置されており、セラミックホルダ４１と主体金具５の棚部３９との間には、金属カップ５２が配置されている。主体金具５の後端部４７は、加締リング４９を介してセラミックスリーブ９を先端側に押し付けるように、加締められている。
【００４８】
主体金具５の先端側には、ガスセンサ素子７の先端側を覆うように、筒状のプロテクタ５１が配置されている。プロテクタ５１は、耐熱性金属材料（例えばステンレス鋼など）を用いて構成されている。プロテクタ５１は、排気ガスの通過が可能な通気孔５３を有しており、内側プロテクタ、外側プロテクタを有する二重プロテクタの構造とされている。
【００４９】
主体金具５の後端側には、耐熱性金属材料（例えばステンレス鋼など）を用いて構成された外筒５５が固定されている。外筒５５は、自身の後端側の後端開口部５５ａが、弾性材料（例えばフッ素ゴム）を用いて構成されたグロメット５９によって閉塞されている。外筒５５は、ガスセンサ素子７の検出信号を伝達するリード線３５が後端側から外部に向けて導出されるように構成されている。
【００５０】
絶縁セパレータ１３は、外筒５５の内側に（加締部５５ｂによって）固定された保持部材６１によって、外筒５５の内部に保持されている。絶縁セパレータ１３は、後端側がグロメット５９に当接した状態で、外筒５５の内部に保持されている。
【００５１】
［１−２．絶縁セパレータおよびグロメット］
次に、絶縁セパレータ１３およびグロメット５９について説明する。
ここで、ガスセンサ１の製造工程のうち、絶縁セパレータ１３、リードフレーム１５、リード線３５、外筒５５、グロメット５９などを組み付ける作業の各段階における状態を、図３〜図５に示す。図３〜５を用いて、絶縁セパレータ１３およびグロメット５９について説明する。
【００５２】
絶縁セパレータ１３は、本体部１３ａと、包囲部１３ｂと、を備える。本体部１３ａは、内部に素子挿通孔１１を備えた円筒形状に形成されている。包囲部１３ｂは、本体部１３ａの後端側において軸線方向に延びる円筒形状に形成されている。包囲部１３ｂは、自身の内部空間１３ｃが素子挿通孔１１に連通するように構成されている。
【００５３】
絶縁セパレータ１３は、リードフレーム１５の素子接続部１５ｂが電極パッド２３、２５、２７、２９に電気的に接続される状態で、複数のリードフレーム１５およびガスセンサ素子７を素子挿通孔１１の内部で保持する。
【００５４】
グロメット５９は、先端胴部５９ａ、鍔部５９ｂ、後端胴部５９ｃ、貫通孔５９ｄを備える。
先端胴部５９ａおよび後端胴部５９ｃは、それぞれ軸線方向に延びる円柱形状である。
【００５５】
鍔部５９ｂは、先端胴部５９ａと後端胴部５９ｃとの間に設けられるとともに、先端胴部５９ａおよび後端胴部５９ｃの外周面よりも径方向外向きに突出して形成されている。鍔部５９ｂは、軸線方向の後端側に対向する後端対向面５９ｂ１と、軸線方向の先端側に対向する先端対向面５９ｂ２と、を備えている。先端対向面５９ｂ２は、後端対向面５９ｂ１よりも先端側かつ先端胴部５９ａよりも後端側の領域に形成されている。先端対向面５９ｂ２は、軸線方向の先端側から見たときに、先端胴部５９ａよりも径方向外側の領域に少なくとも一部が形成されている。
【００５６】
貫通孔５９ｄは、グロメット５９の内部を軸線方向に貫通する貫通孔として形成されている。グロメット５９は、リード線３５の本数に応じた複数（４個）の貫通孔５９ｄを備える。
【００５７】
グロメット５９は、リードフレーム１５のうち少なくとも加締接続部１５ｃおよびリード線３５を収容する貫通孔５９ｄを有する。また、グロメット５９は、絶縁セパレータ１３の後端側に配置されるとともに外筒５５の後端側に嵌合される弾性材料（例えばフッ素ゴム）で構成されている。
【００５８】
ここで、外部からの応力が印加されていない自由状態のグロメット５９において、先端胴部５９ａの先端面５９ａ１から先端対向面５９ｂ２までの軸線方向寸法を胴部軸線寸法Ｌ１とし、先端胴部５９ａの軸線方向に対する垂直方向の外径寸法を胴部外径寸法Ｌ２とする。絶縁セパレータ１３において、包囲部１３ｂの内部空間１３ｃにおける軸線方向寸法を空間軸線寸法Ｄ１とし、包囲部１３ｂの内部空間１３ｃにおける軸線方向に対する垂直方向の内径寸法を空間内径寸法Ｄ２とする。
【００５９】
これらのうち、自由状態のグロメット５９における胴部軸線寸法Ｌ１は、包囲部１３ｂの空間軸線寸法Ｄ１よりも大きい（Ｌ１＞Ｄ１）。このため、図４に示すように、先端胴部５９ａの先端面５９ａ１が包囲部１３ｂ（内部空間１３ｃの内面底部１３ｄ）に当接するように、グロメット５９を絶縁セパレータ１３に組み付けると、鍔部５９ｂと包囲部１３ｂの後端との間に隙間ＧＡが生じた状態となる。
【００６０】
また、自由状態のグロメット５９における胴部外径寸法Ｌ２は、包囲部１３ｂの空間内径寸法Ｄ２よりも僅かに小さい（Ｌ２＜Ｄ２）。このため、先端胴部５９ａを包囲部１３ｂに配置するときには、グロメット５９と絶縁セパレータ１３との間に摩擦は生じない。貫通孔５９ｄの内部においては、リード線３５と貫通孔５９ｄの内面との間に隙間が存在し、加締接続部１５ｃと貫通孔５９ｄの内面との間に隙間が存在する。
【００６１】
このあと、図４に示す状態から、外筒５５を先端側に移動して、外筒５５の内面で鍔部５９ｂを絶縁セパレータ１３（詳細には、包囲部１３ｂ）に押し付けると、図５に示す状態となる。このとき、外筒５５からの外力によって、グロメット５９の先端胴部５９ａが弾性変形する。具体的には、先端胴部５９ａは、胴部軸線寸法Ｌ１が縮小し、胴部外径寸法Ｌ２が拡大し、貫通孔５９ｄの内径寸法が縮小するように、弾性変形する。これにより、先端胴部５９ａが包囲部１３ｂの内面に保持される状態になるとともに、リード線３５およびリードフレーム１５の加締接続部１５ｃが貫通孔５９ｄの内面に保持される状態となる。
【００６２】
このあと、図５に示す状態から、外筒５５の後端開口部５５ａを径方向内向きに加締め加工することで、後端開口部５５ａがグロメット５９の後端胴部５９ｃを保持する状態となる（図１参照）。このとき、外筒５５の後端開口部５５ａからの外力によって、グロメット５９の後端胴部５９ｃが弾性変形する。具体的には、後端胴部５９ｃの外径寸法が縮小し、貫通孔５９ｄの内径寸法が縮小するように弾性変形する。この弾性変形の影響は先端胴部５９ａにも及ぶため、先端胴部５９ａにおける貫通孔５９ｄの内径寸法が縮小するような弾性変形も生じる。これにより、貫通孔５９ｄの内面によるリード線３５および加締接続部１５ｃの保持力が増大する。
【００６３】
［１−３．効果］
以上説明したように、本実施形態のガスセンサ１において、絶縁セパレータ１３は、自身の後端に、グロメット５９の先端胴部５９ａの内周方向外側面を取り囲む包囲部１３ｂを備える。包囲部１３ｂおよびリードフレーム１５の加締接続部１５ｃは、軸線方向におけるそれぞれの存在領域の少なくとも一部が重なるように配置されている。グロメット５９の先端胴部５９ａは、包囲部１３ｂに押圧される状態で配置されている。
【００６４】
このガスセンサ１は、包囲部１３ｂがグロメット５９の弾性変形可能な範囲を制限するように構成されている。このため、グロメット５９は、外筒５５の後端開口部５５ａからの径方向内向きの押圧力によって後端胴部５９ｃが弾性変形した場合には、先端胴部５９ａの周方向外側面が包囲部１３ｂの内周面に当接するため、先端胴部５９ａの径方向外向きの変形範囲（膨張範囲）が制限される。つまり、グロメット５９は、外筒５５から押圧力が印加されて弾性変形する場合、特に先端胴部５９ａは、径方向外向きの変形が制限されるため、貫通孔５９ｄが狭くなるように径方向内向きに変形する。つまり、貫通孔５９ｄの内面とリードフレーム１５（加締接続部１５ｃ）との隙間が小さくなる。
【００６５】
これにより、貫通孔５９ｄの内部でのリードフレーム１５の移動可能範囲が小さくなり、ガスセンサ１に振動などの外力が印加された場合におけるリードフレーム１５の変形範囲を制限でき、外力によるリードフレーム１５の破損を抑制できる。
【００６６】
次に、ガスセンサ１のリードフレーム１５は、端子本体１５ａの後端側に、リード線３５と電気的に接続される加締接続部１５ｃを備える。加締接続部１５ｃは、端子本体１５ａの後端側において軸線方向に垂直な径方向に突出した突出部としての機能を有している。
【００６７】
このような構成であれば、リードフレーム１５の移動規制のために、加締接続部１５ｃとは別に新たな突出部を設ける必要がないため、リードフレーム１５の製造時における工数の削減や、リードフレーム１５の重量増加の抑制を実現できる。また、グロメット５９は、リード線３５と接続されるためリードフレーム１５の中で比較的重い部位となる場合があるが、貫通孔５９ｄの内部での加締接続部１５ｃの移動可能範囲が小さくなるため、リードフレーム１５の破損抑制効果が高くなる。
【００６８】
次に、ガスセンサ１においては、グロメット５９は、先端胴部５９ａの先端面が絶縁セパレータ１３に当接する状態で配置されている。
このように先端胴部５９ａの先端面が絶縁セパレータ１３に当接することで、グロメット５９の弾性変形時において、先端胴部５９ａは先端側に向かい膨張する弾性変形が制限される。このため、グロメット５９は、貫通孔５９ｄが狭くなるように弾性変形し、貫通孔５９ｄの内面とリードフレーム１５との隙間がさらに小さくなる。これにより、ガスセンサ１に外力が印加された場合におけるリードフレーム１５の変形範囲をさらに制限でき、リードフレーム１５の破損をさらに抑制できる。
【００６９】
次に、ガスセンサ１においては、リードフレーム１５は、グロメット５９の貫通孔５９ｄの内面に当接している。このような構成を採ることで、ガスセンサ１に外力（振動など）が印加された場合におけるリードフレーム１５の変形範囲をさらに制限でき、リードフレーム１５の破損をさらに抑制できる。本実施形態では、リードフレーム１５のうち少なくとも加締接続部１５ｃが貫通孔５９ｄの内面に当接している。
【００７０】
次に、ガスセンサ１においては、グロメット５９は、鍔部５９ｂの後端対向面５９ｂ１が外筒５５の内面に当接している。このような構成であれば、鍔部５９ｂ（後端対向面５９ｂ１）を外筒５５の内面に当接させることで、外筒５５の内部におけるグロメット５９の位置決めを容易に実行できる。
【００７１】
次に、ガスセンサ１においては、グロメット５９は、先端側に対向する先端対向面５９ｂ２を備えており、先端対向面５９ｂ２は、軸線方向の先端側から見たときに、先端胴部５９ａよりも径方向外側の領域に少なくとも一部が形成されている。
【００７２】
このような構成であれば、グロメット５９は、軸線方向に垂直な断面積に関して、先端対向面５９ｂ２と後端対向面５９ｂ１とで挟まれる領域の断面積に比べて、先端胴部５９ａの断面積を小さくすることができる。これにより、グロメット５９の体積を小さくできるため、グロメット５９の材料コストを低減できる。
【００７３】
次に、ガスセンサ１においては、グロメット５９は、外力が印加されていない自由状態において、先端胴部５９ａの先端面から先端対向面５９ｂ２までの胴部軸線寸法Ｌ１が、絶縁セパレータ１３における包囲部１３ｂの空間軸線寸法Ｄ１よりも大きい構成である（Ｌ１＞Ｄ１）。このような構成であれば、包囲部１３ｂの内部におけるグロメット５９（特に、先端胴部５９ａ）の占有領域を大きく確保しやすくなり、グロメット５９（先端胴部５９ａ）の径方向外向きの弾性変形を包囲部１３ｂによって制限することが実現しやすくなる。
【００７４】
次に、ガスセンサ１においては、絶縁セパレータ１３は、包囲部１３ｂの後端面１３ｅがグロメット５９の先端対向面５９ｂ２に当接する状態で備えられる。このような構成であれば、絶縁セパレータ１３とグロメット５９との相対位置、振動などの影響で変化することを抑制できる。このため、これらの相対位置の変化に伴いリードフレーム１５へ外力が印加されることを抑制でき、振動などの影響によるリードフレーム１５の破損を抑制できる。
【００７５】
［１−５．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
ガスセンサ１がセンサに相当し、検出素子７（ガスセンサ素子７）がセンサ素子に相当し、主体金具５および外筒５５が筐体に相当し、リードフレーム１５が金属端子に相当し、端子本体１５ａが端子本体に相当し、加締接続部１５ｃが突出部およびリード線接続部に相当し、素子接続部１５ｂが素子接続部に相当する。
【００７６】
絶縁セパレータ１３が端子保持部に相当し、包囲部１３ｂが包囲部に相当し、グロメット５９がリード線挿通部に相当し、先端胴部５９ａがリード線挿通部の先端部分に相当し、後端対向面５９ｂ１が後端対向面に相当し、先端対向面５９ｂ２が先端対向面に相当する。
【００７７】
［２．第２実施形態］
［２−１．第２グロメットおよび第２絶縁セパレータ］
次に、第２実施形態のセンサについて説明する。
【００７８】
第２実施形態は、第１実施形態と比べて、グロメットおよび絶縁セパレータが異なるため、これらを中心に説明する。なお、第２実施形態に関して第１実施形態と同様な内容については、同符号を用いて説明するか、もしくは説明を省略する。
【００７９】
第２実施形態のセンサは、第１実施形態のガスセンサ１のうちグロメット５９および絶縁セパレータ１３が、第２グロメット７１および第２絶縁セパレータ７３に置き換えられた構成である。
【００８０】
図６および図７に示すように、第２グロメット７１は、先端胴部７１ａ、鍔部７１ｂ、後端胴部７１ｃ、貫通孔７１ｄを備えるとともに、弾性材料（例えばフッ素ゴム）で構成されている。
【００８１】
特に、第２グロメット７１は、リード線３５の本数（４本）に応じた複数（４個）の先端胴部７１ａおよび複数（４個）の貫通孔７１ｄを備える。第２グロメット７１は、１つの先端胴部７１ａに１つの貫通孔７１ｄが形成されるように構成されている。
【００８２】
複数の先端胴部７１ａは、それぞれ軸線方向に延びる円柱形状である。後端胴部７１ｃは、軸線方向に延びる円柱形状である。鍔部７１ｂは、軸線方向の後端側に対向する後端対向面７１ｂ１と、軸線方向の先端側に対向する先端対向面７１ｂ２と、を備えている。貫通孔７１ｄは、第２グロメット７１の内部を軸線方向に貫通する貫通孔として形成されている。
【００８３】
第２絶縁セパレータ７３は、本体部７３ａと、包囲部７３ｂと、後端面７３ｅを備えるとともに、絶縁性材料（例えば、アルミナなど）で形成されている。
本体部７３ａは、内部に素子挿通孔１１を備えた円筒形状に形成されている。
【００８４】
包囲部７３ｂは、本体部７３ａの後端側に備えられるとともに、外観に関しては、軸線方向に延びる円筒形状に形成されている。包囲部７３ｂは、自身の内部に、第２グロメット７１における複数の先端胴部７１ａに応じた複数の個別空間７３ｃを備えている。複数の個別空間７３ｃは、それぞれ素子挿通孔１１に連通している。
【００８５】
第２絶縁セパレータ７３は、リードフレーム１５の素子接続部１５ｂが電極パッド２３、２５、２７、２９に電気的に接続される状態で、複数のリードフレーム１５およびガスセンサ素子７を素子挿通孔１１の内部で保持する。
【００８６】
ここで、外部からの応力が印加されていない自由状態の第２グロメット７１において、先端胴部７１ａの先端面７１ａ１から先端対向面７１ｂ２までの軸線方向寸法を胴部軸線寸法Ｌ３とする。第２絶縁セパレータ７３において、包囲部７３ｂのうち複数の個別空間７３ｃにおける軸線方向寸法を空間軸線寸法Ｄ３とする。
【００８７】
これらのうち、自由状態の第２グロメット７１における胴部軸線寸法Ｌ３は、包囲部７３ｂの空間軸線寸法Ｄ３よりも大きい（Ｌ３＞Ｄ３）。このため、先端胴部７１ａの先端面７１ａ１が包囲部７３ｂの内面底部７３ｄ（個別空間７３ｃの内面底部７３ｄ）に当接するように、第２グロメット７１を第２絶縁セパレータ７３に組み付けると、鍔部７１ｂと包囲部７３ｂの後端との間に隙間（図示省略）が生じた状態となる。
【００８８】
第２グロメット７１を第２絶縁セパレータ７３に組み付けた後、外筒（図示省略）を先端側に移動して、外筒の内面で鍔部７１ｂを第２絶縁セパレータ７３（詳細には、包囲部７３ｂ）に押し付けると、外筒からの外力によって、複数の先端胴部７１ａがそれぞれ弾性変形する。具体的には、先端胴部７１ａは、胴部軸線寸法Ｌ３が縮小し、外径寸法が拡大し、貫通孔７１ｄの内径寸法が縮小するように、弾性変形する。これにより、先端胴部７１ａが包囲部７３ｂ（個別空間７３ｃ）の内面に保持される状態になるとともに、リード線３５およびリードフレーム１５の加締接続部１５ｃが貫通孔７１ｄの内面に保持される状態となる。
【００８９】
［２−２．効果］
以上説明したように、第２実施形態のセンサにおいても、ガスセンサ１と同様に、第２グロメット７１は、外筒から押圧力が印加されて弾性変形する場合、特に先端胴部７１ａは、第２絶縁セパレータ７３（包囲部７３ｂ）によって径方向外向きの変形が制限されるため、貫通孔７１ｄが狭くなるように径方向内向きに変形する。つまり、貫通孔７１ｄの内面とリードフレーム１５（加締接続部１５ｃ）との隙間が小さくなる。
【００９０】
これにより、貫通孔７１ｄの内部でのリードフレーム１５の移動可能範囲が小さくなり、センサに振動などの外力が印加された場合におけるリードフレーム１５の変形範囲を制限でき、外力によるリードフレーム１５の破損を抑制できる。
【００９１】
［２−３．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
第２絶縁セパレータ７３が端子保持部に相当し、包囲部７３ｂが包囲部に相当し、第２グロメット７１がリード線挿通部に相当し、先端胴部７１ａがリード線挿通部の先端部分に相当し、後端対向面７１ｂ１が後端対向面に相当し、先端対向面７１ｂ２が先端対向面に相当する。
【００９２】
［３．他の実施形態］
以上、本開示の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、本開示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。
【００９３】
上記の実施形態では、貫通孔の内径寸法が先端側から後端側にかけて同一寸法となる構成のリード線挿通部（グロメット）について説明したが、リード線挿通部はこのような構成に限られることはない。例えば、図８に示す第３グロメット８１のように、貫通孔８１ｄが、第１貫通孔８１ｄ１と、第２貫通孔８１ｄ２と、段差部８１ｄ３と、を備える構成のリード線挿通部であってもよい。
【００９４】
第１貫通孔８１ｄ１は、第２貫通孔８１ｄ２よりも内径寸法が大きく形成されている。段差部８１ｄ３は、第１貫通孔８１ｄ１と第２貫通孔８１ｄ２との境界部分に形成された面であって、先端側に対向する対向面として備えられている。第３グロメット８１は、第１貫通孔８１ｄ１が金属端子（リードフレーム）の突出部（加締接続部など）の配置領域となり、第２貫通孔８１ｄ２がリード線の配置領域となるように構成されている。
【００９５】
このような構成であれば、段差部８１ｄ３が金属端子に当接することで、貫通孔８１ｄの内部における金属端子の後端に向かう移動範囲を制限できる。これにより、金属端子が貫通孔８１ｄの後端側から外部に抜け落ちることを抑制できる。
【００９６】
なお、第３グロメット８１のうち、先端胴部８１ａ、先端面８１ａ１、鍔部８１ｂ、後端対向面８１ｂ１、先端対向面８１ｂ２、後端胴部８１ｃは、それぞれ、第１実施形態のグロメット５９における先端胴部５９ａ、先端面５９ａ１、鍔部５９ｂ、後端対向面５９ｂ１、先端対向面５９ｂ２、後端胴部５９ｃと同様の外観形状である。
【００９７】
次に、上記の実施形態では、先端対向面を備える構成のリード線挿通部（グロメット）について説明したが、リード線挿通部はこのような構成に限られることはない。例えば、図９に示す第４グロメット８５のように、先端対向面を備えていない構成のリード線挿通部（グロメット）であってもよい。第４グロメット８５は、先端胴部８５ａ、後端対向面８５ｂ、後端胴部８５ｃ、貫通孔８５ｄを備える。
【００９８】
第４グロメット８５は、外力が印加されていない自由状態において、先端胴部８５ａの先端面８５ａ１から後端対向面８５ｂまでの軸線方向寸法である胴部軸線寸法Ｌ４が、絶縁セパレータ１３の包囲部１３ｂの空間軸線寸法Ｄ１（図４参照）よりも大きい構成である（Ｌ４＞Ｄ１）。このような構成の第４グロメット８５を絶縁セパレータ１３に組み付ける場合、包囲部１３ｂの内部における第４グロメット８５（特に、先端胴部８５ａ）の占有領域を大きく確保しやすくなり、第４グロメット８５（先端胴部８５ａ）の外向きの弾性変形を包囲部１３ｂによって制限することが実現しやすくなる。
【００９９】
外力が印加されていない自由状態の第４グロメット８５においては、先端胴部８５ａは、軸線方向に垂直な面における外径寸法Ｌ５が、第１実施形態のグロメット５９における先端胴部５９ａの胴部外径寸法Ｌ２と同一寸法となるように構成されている。外力が印加されていない自由状態の第４グロメット８５においては、後端胴部８５ｃは、軸線方向に垂直な面における外径寸法Ｌ６が、第１実施形態のグロメット５９における後端胴部５９ｃの外径寸法よりも小さくなるように構成されている。
【０１００】
このため、第１実施形態のガスセンサ１において、グロメット５９に代えて第４グロメット８５を用いる場合、外筒５５に代えて、後端開口部５５ａの内径寸法（軸線方向に垂直な面での寸法）が後端胴部８５ｃの外径寸法Ｌ６に応じた寸法で構成された外筒（図示省略）を用いるとよい。この外筒は、内面が後端対向面８５ｂに当接するように構成されてもよい。これにより、この外筒の内面が第４グロメット８５の後端対向面８５ｂに当接することで、この外筒および主体金具の内部における第４グロメット８５の位置決めを容易に実行できる。
【０１０１】
また、この場合、外筒の内面が絶縁セパレータ１３の後端面（詳細には、包囲部１３ｂの後端面）に当接するように、外筒を構成してもよい。これにより、この外筒および主体金具の内部における絶縁セパレータ１３の位置決めを容易に実行できる。さらに、この場合、外筒の内面が後端対向面８５ｂを絶縁セパレータ１３（詳細には、包囲部１３ｂ）に押し付ける状態となるため、外筒５５の外力によって第４グロメット８５の先端胴部８５ａが弾性変形する。具体的には、先端胴部８５ａは、胴部軸線寸法Ｌ４が縮小し、外径寸法Ｌ５が拡大し、貫通孔８５ｄの内径寸法が縮小するように、弾性変形する。これにより、先端胴部８５ａが包囲部１３ｂの内面に保持される状態になるとともに、リード線３５およびリードフレーム１５の加締接続部１５ｃが貫通孔５９ｄの内面に保持される状態となる。
【０１０２】
次に、上記の実施形態では、金属端子（リードフレーム）が貫通孔の内面に当接する形態のセンサについて説明したが、このような形態に限られることはなく、金属端子と貫通孔の内面との間に隙間が存在する形態であってもよい。端子保持部（絶縁セパレータ）に組み付けられた状態のリード線挿通部が、自由状態のリード線挿通部（グロメット）に比べて、貫通孔の内径寸法が縮小して、金属端子と貫通孔の内面との隙間が小さくなることで、センサに外力（振動など）が印加された場合におけるリードフレームの変形範囲を制限でき、リードフレームの破損を抑制できる。
【０１０３】
次に、金属端子（リードフレーム）のうち貫通孔の内面に当接する部分は、突出部（加締接続部）に限られることはなく、端子本体でもよいし、さらに他の部位であってもよいし、これらの部位が組み合わされた複数箇所であってもよい。
【０１０４】
また、リード線挿通部（グロメット）の先端部分（先端胴部）の断面形状（軸線方向に垂直な断面形状）は、円形に限られることはなく、例えば、多角形、星形など任意の形状を採ってもよい。
【０１０５】
次に、上記実施形態では、自由状態のリード線挿通部（グロメット）における先端部分（先端胴部）の外径寸法（胴部外径寸法Ｌ２、外径寸法Ｌ５）が、端子保持部（絶縁セパレータ）の包囲部の内径寸法（空間内径寸法Ｄ２）よりも小さい形態について説明したが、このような形態に限られることはない。例えば、自由状態のリード線挿通部における先端部分の外径寸法が、端子保持部の包囲部の内径寸法よりも大きい形態でもよい。この場合、リード線挿通部の先端部分が端子保持部の包囲部に組み付けられることで、先端部分の外径寸法が縮小するようにリード線挿通部が弾性変形するとともに、リード線挿通部の貫通孔が縮径される。
【０１０６】
なお、このような構成の場合、軸線方向に垂直な径方向の外力によるリード線挿通部の弾性変形により貫通孔を縮径できるため、軸線方向の外力による弾性変形が生じない構成であってもよい。軸線方向の外力による弾性変形が生じない構成とは、例えば、自由状態のグロメット５９における胴部軸線寸法Ｌ１が、絶縁セパレータ１３の包囲部１３ｂの空間軸線寸法Ｄ１よりも小さい構成が挙げられる。
【０１０７】
さらに、上記実施形態における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、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の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】
【０１０８】
１…ガスセンサ、５…主体金具、７…検出素子（ガスセンサ素子）、１３…絶縁セパレータ、１３ａ…本体部、１３ｂ…包囲部、１３ｃ…内部空間、１３ｄ…内面底部、１３ｅ…後端面、１５…リードフレーム、１５ａ…端子本体、１５ｂ…素子接続部、１５ｃ…加締接続部、３５…リード線、３６…コネクタ部、３７…編組、５５…外筒、５５ａ…後端開口部、５９…グロメット、５９ａ…先端胴部、５９ａ１…先端面、５９ｂ…鍔部、５９ｂ１…後端対向面、５９ｂ２…先端対向面、５９ｃ…後端胴部、５９ｄ…貫通孔、７１…第２グロメット、７３…第２絶縁セパレータ、８１…第３グロメット、８５…第４グロメット。
【図１】
2019015507.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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