(57)【要約】【課題】弾性リングを用いてリード線の接続端子と検出素子の電極とを接続することにより、接続構造を簡略化しつつ、シール部材等の耐熱性を確保する。【解決手段】ケーシング１のキャップ４には、フッ素樹脂等からなる封止栓１２を設け、そのリード線挿通穴１８には、各リード線２１の被覆２１Ｂを融着する。また、封止栓１２の外周側には弾性リング２４を設け、この弾性リング２４により封止栓１２の筒部１３を介して各リード線２１の接続端子２３を検出ロッド６の各電極９に押付ける。これにより、接続端子２３と電極９との接続構造を簡略化でき、接続用の部品等を省略した分だけキャップ４を軸方向に小型化することができる。また、キャップ４を小型化したとしても、Ｏリング２５を排気管２７に対して弾性リング２４よりも離れた位置に配設でき、その耐熱性を確保することができる。【選択図】　　　　図１
2004093501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測ガスの流路に取付けられる筒状のケーシングと、該ケーシング内に設けられ該ケーシングの軸方向一側で前記流路内を流れる被測ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出素子と、該酸素濃度検出素子にそれぞれ接続端子を介して接続され前記ケーシングの軸方向他側から外部に引出される複数のリード線とを備えた酸素センサにおいて、
前記ケーシングの軸方向他側には、樹脂材料により形成され前記酸素濃度検出素子と前記各リード線の接続端子とが嵌合される封止栓を設け、
該封止栓の外周側には、該封止栓を径方向内向きに縮径させることにより前記各リード線の接続端子を前記酸素濃度検出素子の電極に押付ける弾性リングを設け、
さらに前記封止栓の外周側には、該弾性リングと異なる位置に前記封止栓とケーシングとの間をシールするシール部材を設ける構成としたことを特徴とする酸素センサ。
【請求項２】
前記封止栓には、前記酸素濃度検出素子が挿入される素子挿入穴と、該素子挿入穴の周壁側に周方向に離間して形成され前記各リード線の接続端子がそれぞれ取付けられる複数の端子取付溝とを設けてなる請求項１に記載の酸素センサ。
【請求項３】
前記封止栓には周方向に離間して軸方向に延びる複数のスリットを形成し、前記弾性リングは該各スリットを介して前記封止栓を径方向内向きに縮径させる構成としてなる請求項１または２に記載の酸素センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両の排気管等に設けられ排気ガス中の酸素濃度を検出するのに好適に用いられる酸素センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、乗用車等の車両においては、エンジンの排気管側に酸素センサを設け、該酸素センサを用いて排気ガス中の酸素濃度を検出することにより、エンジンの空燃比をフィードバック制御するようにしている。
【０００３】
そして、この種の従来技術による酸素センサは、エンジンの排気管等に取付けられる筒状のケーシングと、該ケーシング内に設けられ該ケーシングの軸方向一側で排気管内を流れる排気ガス中の酸素濃度を検出するジルコニアチューブと、該ジルコニアチューブにそれぞれ接続端子等を介して接続され前記ケーシングの軸方向他側から外部に引出される複数のリード線とを備えている（例えば、特開２００１−３４９８６３号公報等）。
【０００４】
ここで、ジルコニアチューブは、ケーシング内を軸方向に延びる棒状のヒータと、該ヒータの軸方向一側に設けられ、エンジンの排気管内で酸素濃度を検出するセンサ部とにより構成されている。また、ジルコニアチューブの軸方向他側には、例えばヒータに給電したり、センサ部から検出信号を出力するために複数の電極が設けられている。
【０００５】
そして、これらの電極は、金属ロッド等からなるコンタクトスプリングや、ヒータ内に挿通された金属線等を介してリード線と接続され、ケーシングの外部に引出されている。この場合、コンタクトスプリングや金属線等の部品は、例えばカシメ等の手段を用いてリード線の接続端子と接続されている。また、ケーシング内には、これらの部品を支持する筒状の支持部材が設けられている。
【０００６】
また、ケーシングの軸方向他側には、例えばゴム等の弾性材料により形成されたシール体が取付けられている。そして、各リード線は、このシール体に形成された挿通穴等を介してケーシングの外部に引出され、シール体は、各リード線の引出し部位でケーシングとリード線との間をシールしているものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、例えばコンタクトスプリングや金属線等の部品を用いてジルコニアチューブの各電極とリード線との間を接続し、これらのリード線の引出し部位にシール体を設ける構成としている。
【０００８】
しかし、ケーシング内には、コンタクトスプリングや金属線だけでなく、これらの部品を支持する絶縁性の支持部材等が必要となる。このため、従来技術では、センサの部品点数が増加して組立作業に手間がかかるばかりでなく、コンタクトスプリング等の配置スペース分だけケーシングの軸方向寸法が大きくなり、酸素センサをコンパクトに形成するのが難しいという問題がある。
【０００９】
また、例えばコンタクトスプリング等を廃止することにより、センサの軸方向寸法を小さくしようとすると、その分だけシール体がエンジンの排気管に近い位置に配置されることになるため、排気管側から伝わる熱等によってシール体のゴム材料が早期に劣化し易くなり、その耐熱性を確保するのが難しくなるという問題もある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、酸素濃度検出素子に対して複数のリード線を簡単な構造で接続でき、接続用の部品点数を削減できると共に、センサを軸方向に小型化しつつ、シール部材等の耐熱性を確保できるようにした酸素センサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、被測ガスの流路に取付けられる筒状のケーシングと、該ケーシング内に設けられ該ケーシングの軸方向一側で前記流路内を流れる被測ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出素子と、該酸素濃度検出素子にそれぞれ接続端子を介して接続され前記ケーシングの軸方向他側から外部に引出される複数のリード線とを備えた酸素センサに適用される。
【００１２】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、ケーシングの軸方向他側には、樹脂材料により形成され酸素濃度検出素子と各リード線の接続端子とが嵌合される封止栓を設け、該封止栓の外周側には、該封止栓を径方向内向きに縮径させることにより前記各リード線の接続端子を前記酸素濃度検出素子の電極に押付ける弾性リングを設け、さらに前記封止栓の外周側には、該弾性リングと異なる位置に前記封止栓とケーシングとの間をシールするシール部材を設ける構成としたことにある。
【００１３】
このように構成することにより、例えば耐熱性の樹脂材料等からなる封止栓をケーシングの軸方向他側に取付け、この封止栓を介してリード線を外部に引出すことができる。また、例えば封止栓の一部を弾性リングにより径方向内向きに縮径させることができ、封止栓内の嵌合部位では、弾性リングのばね力により各リード線の接続端子を酸素濃度検出素子の電極に押付けることができる。これにより、例えばセンサに振動が加わったり、封止栓に軟化、へたり等の熱変形が生じる場合でも、酸素濃度検出素子とリード線とを安定的に接続することができる。
【００１４】
従って、これらの接続部位の信頼性を高めつつ、酸素濃度検出素子に対して複数のリード線の接続端子を簡単な構造で接続でき、両者間に他の接続用部品等を介在させる必要がなくなるから、部品点数を削減してセンサの組立作業を効率よく行うことができる。また、例えば接続用部品等の配置スペース分だけケーシングを軸方向に小型化でき、酸素センサをコンパクトに形成することができる。
【００１５】
また、例えば弾性リングによる封止栓の縮径部位からシール部材を軸方向に離して配置できるので、シール部材により封止栓とケーシングとの間を良好にシールすることができる。また、シール部材を、例えば被測ガスの流路に対して弾性リングよりも離れた位置に配置でき、被測ガスの流路とシール部材との間に軸方向の距離を確保することができる。この結果、例えば被測ガスの流路側からケーシング等に熱が加わる場合でも、この熱がシール部材に伝わるのを抑えることができ、ケーシングを軸方向に小型化したとしても、シール部材の耐熱性を確保することができる。
【００１６】
また、請求項２の発明によると、封止栓には、酸素濃度検出素子が挿入される素子挿入穴と、該素子挿入穴の周壁側に周方向に離間して形成され各リード線の接続端子がそれぞれ取付けられる複数の端子取付溝とを設ける構成としている。
【００１７】
これにより、封止栓は、端子取付溝によって各リード線の接続端子を酸素濃度検出素子の外周側で正確な位置に保持でき、接続端子が振動等によって位置ずれするのを防止することができる。また、センサの組立時には、酸素濃度検出素子を封止栓の素子挿入穴内に挿入し、各リード線の接続端子を端子取付溝にそれぞれ取付けるだけで、これらを所定の位置に簡単に組付けることができ、組立時の作業性や各部品の組付精度を高めることができる。
【００１８】
また、請求項３の発明によると、封止栓には周方向に離間して軸方向に延びる複数のスリットを形成し、弾性リングは該各スリットを介して前記封止栓を径方向内向きに縮径させる構成としている。
【００１９】
これにより、例えば封止栓の一部を各スリットによって複数の部位に分割できるから、これらの部位を弾性リングのばね力により径方向内側へと容易に撓み変形させることができる。従って、弾性リングのばね力を各リード線の接続端子に確実に加えることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による酸素センサを、添付図面の図１ないし図７に従って詳細に説明する。
【００２１】
１は酸素センサの外殻を構成する段付筒状のケーシングを示し、該ケーシング１は、後述のホルダ２と、キャップ４とにより構成されている。
【００２２】
２はケーシング１の軸方向一側を構成する段付筒状のホルダで、このホルダ２は、例えば鋼材等の金属材料により形成され、その内周側には、後述の検出ロッド６が隙間をもって挿通される素子挿通穴３が設けられている。
【００２３】
また、ホルダ２の軸方向一側には、後述の排気管２７に螺着されるおねじ部２Ａが形成され、ホルダ２の軸方向他側の端面には、素子挿通穴３を取囲む位置で軸方向に突出する筒状突部２Ｂが設けられている。この場合、筒状突部２Ｂの内径は、検出ロッド６のヒータ部７の外径とほぼ等しいか、これよりも僅かに大きく形成されている。また、筒状突部２Ｂの外周側には、後述の位置決め筒１０がカシメ固定される環状の取付溝２Ｃが形成されている。
【００２４】
４はケーシング１の一部を構成するキャップで、該キャップ４は、例えば金属製のパイプ材等を用いて筒状に形成され、その軸方向一側はホルダ２の外周側に嵌合して固定されている。また、ホルダ２とキャップ４との間には、これらを一体に溶接する環状の溶接部５が設けられ、該溶接部５は、ホルダ２とキャップ４との嵌合部位を全周にわたって気液密にシールしている。
【００２５】
また、キャップ４の軸方向他側には、その一部をカシメ手段で縮径させることにより、カシメ部４Ａが形成されている。そして、カシメ部４Ａは、後述する封止栓１２（蓋部１７）のカシメ固定部１７Ａをキャップ４内に廻止め状態で固定している。
【００２６】
６はケーシング１内に設けられた酸素濃度検出素子としての検出ロッドで、該検出ロッド６は、ケーシング１内を軸方向に延びる円柱状のセラミックスヒータからなるヒータ部７と、該ヒータ部７の軸方向一側に一体成形されたセンサ部８とを含んで構成されている。
【００２７】
ここで、ヒータ部７の軸方向一側には、外部から給電されることによりセンサ部８を加熱して活性化させるヒータパターン（図示せず）が形成されている。また、センサ部８は、このヒータパターンを径方向外側から覆うように設けた酸素イオン伝導性の固体電解質層等により構成され、例えばジルコニア（ＺｒＯ２）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）等を含んで形成されている。
【００２８】
また、ヒータ部７の軸方向他側の外周には、図２ないし図４に示す如く、例えば５個の電極９が周方向に互いに離間して形成され、該各電極９は、ヒータパターンとセンサ部８のいずれかに接続されている。そして、これらの電極９は、例えばヒータ部７やセンサ部８に対して給電（電圧印加）を行ったり、センサ部８から検出信号を出力するために用いられるものである。
【００２９】
１０はキャップ４内に位置してホルダ２の筒状突部２Ｂに取付けられた位置決め部材としての位置決め筒で、該位置決め筒１０は、軸方向の一側が開口した有蓋筒状に形成され、その軸方向他側には、検出ロッド６のヒータ部７の外周側に挿嵌された挿嵌穴１０Ａが形成されている。
【００３０】
また、位置決め筒１０の開口側には、ホルダ２の取付溝２Ｃに径方向外側からカシメ固定されたカシメ部１０Ｂが形成され、位置決め筒１０は、このカシメ部１０Ｂによって筒状突部２Ｂの外周側に固定されている。また、位置決め筒１０の内周側には、ヒータ部７の外周面との間に位置して後述の充填粉１１が加圧状態で充填されている。これにより、位置決め筒１０は、充填粉１１を介して検出ロッド６をホルダ２に位置決めしている。
【００３１】
１１は位置決め筒１０内で検出ロッド６のヒータ部７との間に充填された充填粉で、該充填粉１１は、例えばステアタイトまたはタルクと呼ばれるセラミックス材料の粉体を用いて形成され、位置決め筒１０の内側面とヒータ部７の外周面とに加圧された状態で接触している。
【００３２】
これにより、充填粉１１は、位置決め筒１０と協働して検出ロッド６をホルダ２に位置決めするものである。また、充填粉１１は、ホルダ２と検出ロッド６との間の隙間等を塞ぎ、例えば水分、ダスト、排気ガス等の異物がホルダ２内に侵入するのを遮断している。
【００３３】
１２はキャップ４の軸方向他側に封止状態で取付けられた封止栓で、該封止栓１２は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等の耐熱性を有するフッ素樹脂により形成されている。
【００３４】
また、封止栓１２は、図２ないし図６に示す如く、後述の筒部１３と蓋部１７とにより有蓋の筒状体として形成され、その内周側には、検出ロッド６のヒータ部７と、後述の接続端子２３とが一緒に嵌合されている。
【００３５】
１３は封止栓１２の軸方向一側を構成する筒部で、該筒部１３は、蓋部１７よりも小径に形成され、キャップ４内に隙間をもって配置されている。また、筒部１３には、周方向に離間して軸方向に延びる複数のスリット１３Ａ（図６参照）が形成され、筒部１３は、これらのスリット１３Ａにより例えば５個の略円弧状をなす拡縮部１３Ｂに分割されている。
【００３６】
そして、これらの拡縮部１３Ｂは、蓋部１７から検出ロッド６に沿って軸方向一側に突出し、検出ロッド６を取囲んで筒状に並んでいる。この場合、各拡縮部１３Ｂは、スリット１３Ａにより周方向に対して分割されると共に、後述する端子取付溝１５の位置で径方向に薄肉に形成されている。このため、筒部１３の外周側に後述の弾性リング２４を取付けた状態では、各拡縮部１３Ｂが弾性リング２４のばね力によって径方向内向きに僅かに撓み変形し、筒部１３の全体が比較的容易に縮径する構成となっている。
【００３７】
また、筒部１３（拡縮部１３Ｂ）の内周側には、検出ロッド６の他端側が挿入して嵌合される有底の素子挿入穴１４と、該素子挿入穴１４の周壁側に周方向に離間して形成され、各接続端子２３がそれぞれ嵌合状態で取付けられる例えば５個の端子取付溝１５とが設けられ、これらの端子取付溝１５は、素子挿入穴１４と共に封止栓１２の嵌合部を構成している。さらに、筒部１３の外周側には、弾性リング２４が取付けられる環状のばね取付溝１６が各拡縮部１３Ｂにわたって形成されている。
【００３８】
１７は封止栓１２の軸方向他側を構成する段付き円柱状の蓋部で、該蓋部１７は筒部１３と一体に樹脂成形され、キャップ４内に挿嵌されることによりキャップ４を軸方向他側で封止している。また、蓋部１７の軸方向一側には、例えば外形状が多角形等の非円形状となったカシメ固定部１７Ａ（図６参照）が形成されている。そして、カシメ固定部１７Ａは、キャップ４のカシメ部４Ａ内に回転を規制された状態で固定されている。
【００３９】
また、蓋部１７には、例えば５個のリード線挿通穴１８（１個のみ図示）が軸方向に貫通して形成され、該各リード線挿通穴１８は、各端子取付溝１５に対応する位置で素子挿入穴１４と連通している。また、蓋部１７には、各接続端子２３の係合片２３Ｃがそれぞれ係合される端子用溝部１９が設けられ、該各端子用溝部１９は、素子挿入穴１４の底部側に位置して各リード線挿通穴１８の開口部位から径方向内向きに延びている。さらに、蓋部１７の外周側には、後述のＯリング２５が装着される環状のシール溝２０が形成されている。
【００４０】
２１はケーシング１内から封止栓１２を介して外部に延びた例えば５本のリード線で、該各リード線２１は、図２、図３に示す如く、その芯線２１Ａを覆うチューブ状の被覆２１Ｂを有し、該被覆２１Ｂは、例えばフッ素樹脂等の樹脂材料によって形成されている。また、各リード線２１は、その一端側が封止栓１２の筒部１３内に配置され、後述の接続端子２３を介して検出ロッド６の各電極９にそれぞれ接続されると共に、他端側が封止栓１２のリード線挿通穴１８を介してケーシング１の外部に引出されている。
【００４１】
この場合、封止栓１２のうちリード線挿通穴１８の周壁部位は、加熱等の手段によりリード線２１の被覆２１Ｂと一体に融着され、これらの間には筒状の融着部２２が形成されている。そして、融着部２２は、封止栓１２とリード線２１との間を気液密にシールし、これらの間を介して封止栓１２内に外部の異物が侵入するのを防止している。
【００４２】
２３は各リード線２１の一端側に取付けられた接続端子で、該各接続端子２３は、図２ないし図４に示す如く、例えばリード線２１の芯線２１Ａにカシメ固定され、封止栓１２の端子取付溝１５内に嵌合された略筒状のカシメ部２３Ａと、該カシメ部２３Ａの一端側からＬ字状に屈曲して径方向内向きに突出し、検出ロッド６の電極９に接触する接触部２３Ｂと、カシメ部２３Ａの他端側から径方向内向きに突出し、封止栓１２の端子用溝部１９と検出ロッド６の端面との間に係合された係合片２３Ｃとにより構成されている。
【００４３】
ここで、接続端子２３は、弾性リング２４のばね力により封止栓１２の筒部１３（拡縮部１３Ｂ）を介して径方向内向きに押圧されている。このため、接触部２３Ｂは、検出ロッド６の電極９に弾性的に接触した状態に保持され、例えば振動や熱等が酸素センサに加わる場合でも、電極９と安定的に接続されている。また、係合片２３Ｃは、接続端子２３を軸方向に対して位置決めするものである。
【００４４】
２４は封止栓１２のばね取付溝１６にばね性をもって取付けられた弾性リングで、該弾性リング２４は、図４、図６に示す如く、例えば略Ｃ字状の金属板等により形成され、封止栓１２の各拡縮部１３Ｂを取囲んで周方向に延びると共に、これらの拡縮部１３Ｂを径方向内向きに付勢している。
【００４５】
そして、弾性リング２４は、筒部１３のスリット１３Ａを介して各拡縮部１３Ｂを径方向内向きに僅かに撓み変形させ、筒部１３を縮径させることにより、筒部１３を介して各接続端子２３の接触部２３Ｂを検出ロッド６の電極９にそれぞれ押付けている。これにより、弾性リング２４は、例えばエンジンの排気管２７側から伝わる熱等によって封止栓１２が変形した場合でも、この熱変形を補償して各接続端子２３と電極９とを安定した接続状態に保持するものである。
【００４６】
２５は例えばゴム等の弾性材料により形成されたシール部材としてのＯリングで、該Ｏリング２５は、封止栓１２の蓋部１７のシール溝２０に締代をもって装着され、キャップ４の内周面に弾性的に当接している。そして、Ｏリング２５は、キャップ４と封止栓１２との間を気液密にシールし、これらの間を介してケーシング１内に外部の異物が侵入するのを防止している。
【００４７】
この場合、Ｏリング２５は、エンジンの排気管２７側からの熱がケーシング１等を介してＯリング２５に伝わるのを可能な限り抑えるため、弾性リング２４（接続端子２３と電極９との接触位置）から軸方向他側に離間して配置され、排気管２７側に対して離れた位置に取付けられている。
【００４８】
一方、２６はホルダ２の一端側に設けられた２重筒状のプロテクタで、該プロテクタ２６は、排気管２７内に突出して配置され、検出ロッド６のセンサ部８等を外側から保護するものである。
【００４９】
また、図１において、２７は車両用エンジンの排気管で、該排気管２７は、エンジンから排出される被測ガスとしての排気ガスを流通させ、排気ガスの流路を構成するものである。
【００５０】
本実施の形態による酸素センサは上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００５１】
まず、センサの作動時には、車両のバッテリ側から給電用のリード線２１等を介してヒータ部７に給電が行われ、センサ部８がヒータ部７からの熱により活性化する。そして、この状態で排気管２７内を流れる排気ガスがセンサ部８の周囲に導入されると、センサ部８には、排気ガス中の酸素濃度に応じた起電力が発生し、この起電力は酸素濃度の検出信号として、信号出力用のリード線２１等を介してエンジン制御用のコントロールユニット（図示せず）等に出力される。
【００５２】
この場合、酸素センサには、排気管２７側からの熱が加わるため、封止栓１２の各拡縮部１３Ｂに軟化、へたり等の熱変形が生じ易い。しかし、各リード線２１の接続端子２３は、弾性リング２４のばね力によって検出ロッド６の各電極９に押付けられているため、これらが封止栓１２の熱変形等により接触不良となるのを弾性リング２４によって防止でき、接続端子２３と電極９とを安定的に接続することができる。
【００５３】
次に、酸素センサの組立工程について述べると、まずホルダ２に検出ロッド６を組付けるときには、図７に示す如く、ホルダ２の素子挿通穴３内に検出ロッド６を挿通し、検出ロッド６の外周側に位置決め筒１０と固形状態の充填粉１１とを挿嵌する。
【００５４】
そして、位置決め筒１０をホルダ２に向けて矢示Ａ方向に押圧することにより、位置決め筒１０をホルダ２の筒状突部２Ｂの外周側に挿嵌する。この結果、充填粉１１は、位置決め筒１０と検出ロッド６との間で固形状態から崩れ、これらの間に加圧、充填された状態となる。さらに、この状態で位置決め筒１０を矢示Ｂの如く径方向外側から縮径させ、カシメ部１０Ｂを形成することにより、位置決め筒１０をホルダ２の筒状突部２Ｂにカシメ固定でき、検出ロッド６を位置決め筒１０と充填粉１１とによってホルダ２に位置決めすることができる。
【００５５】
この場合、検出ロッド６のヒータ部７は円柱状に形成されているため、位置決め筒１０を介して充填粉１１を加圧するときには、充填粉１１をヒータ部７の全周に対してほぼ均等な圧力で接触させることができる。従って、位置決め筒１０に必要最小限の圧力を加えるだけで、充填粉１１をヒータ部７の全周にわたって所定の圧力に保持でき、余分な圧力を付加しなくても、検出ロッド６の位置決めや気密性の確保を安定的に行うことができる。
【００５６】
一方、キャップ４に封止栓１２等を組付けるときには、まず封止栓１２の各リード線挿通穴１８内にリード線２１をそれぞれ挿通し、このときに各接続端子２３のカシメ部２３Ａを封止栓１２の端子取付溝１５内に嵌合すると共に、係合片２３Ｃを端子用溝部１９内に配置する。そして、封止栓１２を加熱することにより、リード線挿通穴１８の周壁部位と各リード線２１の被覆２１Ｂとを融着し、これらの間に融着部２２を形成する。
【００５７】
次に、封止栓１２のシール溝２０にＯリング２５を装着し、筒部１３の外周側に弾性リング２４を取付けた後に、これらの封止栓１２、リード線２１、弾性リング２４、Ｏリング２５等をキャップ４内に挿入する。そして、キャップ４を径方向外側から縮径させることにより、封止栓１２のカシメ固定部１７Ａに対応する部位にカシメ部４Ａを形成し、封止栓１２をキャップ４内に廻止め状態で固定する。
【００５８】
次に、ホルダ２とキャップ４とを組付けるときには、まずホルダ２の端部側をキャップ４内に挿嵌しつつ、検出ロッド６の他端側を封止栓１２の素子挿入穴１４内に挿入する。これにより、検出ロッド６は、筒状に並んだ各接続端子２３の内側に挿入され、検出ロッド６の各電極９と接続端子２３とがそれぞれ接続された状態となる。そして、ホルダ２とキャップ４との間に溶接部５を形成し、これらを一体化することにより、酸素センサを効率よく組立てることができる。
【００５９】
かくして、本実施の形態によれば、ケーシング１のキャップ４には封止栓１２を設け、該封止栓１２の外周側には、封止栓１２内で各リード線２１の接続端子２３を検出ロッド６の電極９に押付ける弾性リング２４と、該弾性リング２４から軸方向他側に離間した位置で封止栓１２とキャップ４との間をシールするＯリング２５とを設ける構成としている。
【００６０】
これにより、例えば耐熱性が高いフッ素樹脂等からなる封止栓１２を用いてキャップ４を軸方向他側で安定的に封止でき、排気管２７側から熱が伝わることにより封止栓１２に軟化、へたり等の熱変形が生じるのを可能な限り防止できると共に、各リード線２１を封止栓１２のリード線挿通穴１８から外部へと容易に引出すことができる。
【００６１】
また、封止栓１２の筒部１３（拡縮部１３Ｂ）を弾性リング２４により径方向内向きに僅かに縮径させることができ、筒部１３の内周側では、弾性リング２４のばね力により各リード線２１の接続端子２３を検出ロッド６の電極９に安定的に押付けることができる。これにより、例えばセンサに振動が加わったり、封止栓１２に軟化、へたり等の熱変形が生じる場合でも、各接続端子２３と電極９とを確実に接続することができる。
【００６２】
従って、従来技術のようにコンタクトスプリング、金属線等の部品を接続端子２３と電極９との間に介在させる必要がなくなるから、検出ロッド６に対して複数のリード線２１の接続端子２３を簡単な構造で接続でき、センサの部品点数を削減して組立作業を効率よく行うことができると共に、各リード線２１の接続不良等を防止して信頼性を向上させることができる。また、例えばコンタクトスプリング等の配置スペース分だけキャップ４を軸方向に小型化でき、酸素センサをコンパクトに形成することができる。
【００６３】
また、Ｏリング２５を、弾性リング２４による封止栓１２の縮径部位（拡縮部１３Ｂ）から軸方向に離して配置できるので、Ｏリング２５が拡縮部１３Ｂと一緒に径方向に変位するのを防止でき、Ｏリング２５により封止栓１２とキャップ４との間を良好にシールすることができる。
【００６４】
また、Ｏリング２５を、排気管２７に対して弾性リング２４よりも離れた位置に配置できるから、排気管２７とＯリング２５との間に可能な限り大きな軸方向の距離を確保することができる。この結果、排気管２７側からケーシング１等に熱が加わる場合でも、この熱がＯリング２５に伝わるのを抑えることができ、Ｏリング２５の熱劣化等を防止することができる。従って、ケーシング１を軸方向に小型化したとしても、Ｏリング２５の耐熱性を確保することができる。
【００６５】
また、封止栓１２には、検出ロッド６が挿入される素子挿入穴１４と、該素子挿入穴１４の周壁側に周方向に離間して形成され、各リード線２１の接続端子２３がそれぞれ取付けられる複数の端子取付溝１５とを設けたので、封止栓１２は、これらの端子取付溝１５により接続端子２３を検出ロッド６の外周側で正確な位置に保持でき、接続端子２３が振動等によって位置ずれするのを確実に防止することができる。また、センサの組立時には、検出ロッド６を封止栓１２の素子挿通穴１４内に挿入し、各リード線２１の接続端子２３を端子取付溝１５にそれぞれ取付けるだけで、これらを所定の位置に簡単に組付けることができ、組立時の作業性や各部品の組付精度を高めることができる。
【００６６】
また、封止栓１２の筒部１３には複数のスリット１３Ａを形成したので、これらのスリット１３Ａにより筒部１３を複数の拡縮部１３Ｂに分割することができる。これにより、弾性リング２４は、各スリット１３Ａを介して拡縮部１３Ｂを径方向内向きに容易に撓み変形（縮径）させることができ、弾性リング２４のばね力を各リード線２１の接続端子２３に確実に加えることができる。
【００６７】
また、封止栓１２の各リード線挿通穴１８と各リード線２１の被覆２１Ｂとの間に融着部２２を設けたので、これらの間を融着して気液密にシールでき、封止線１２の外部からリード線挿通穴１８を介してケーシング１内に異物が侵入するのを確実に防止できると共に、融着部２２、Ｏリング２５等によりセンサのシール性を高めることができる。
【００６８】
また、封止栓１２の蓋部１７には、キャップ４のカシメ部４Ａ内にカシメ固定される非円形状のカシメ固定部１７Ａを設けたので、例えば封止栓１２が振動等により各リード線２１の接続端子２３と一緒にキャップ４内で周方向に相対変位し、各接続端子２３が検出ロッド６の電極９に対して周方向に位置ずれするのをカシメ固定部１７Ａによって確実に防止でき、個々のリード線２１の接続端子２３を、これと対応する電極９に安定的に接触させることができる。
【００６９】
一方、ホルダ２の筒状突部２Ｂには、充填粉１１が充填される位置決め筒１０を設けたので、検出ロッド６のヒータ部７と位置決め筒１０との間に充填粉１１を加圧した状態で充填でき、これらの位置決め筒１０と充填粉１１とを用いた簡単な構造によって検出ロッド６をケーシング１内に安定的に位置決めすることができる。また、充填粉１１によってヒータ部７とホルダ２との間をシールでき、排気管２７側からホルダ２の素子挿通穴３を介してケーシング１内に異物が侵入するのを確実に防止することができる。
【００７０】
特に、本実施の形態では、検出ロッド６のヒータ部７が円柱状のロッドとして形成されているので、センサの組立時には、ヒータ部７の全周に対して充填粉１１をほぼ均等な圧力で接触させることができ、位置決め筒１０を介して充填粉１１に必要最低限の圧力を加えるだけで、検出ロッド６の位置決めやシール性の確保を容易に行うことができる。
【００７１】
なお、前記実施の形態では、封止栓１２の筒部１３を複数のスリット１３Ａにより各拡縮部１３Ｂに分割する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばスリット１３Ａを省略し、筒部１３を分割することなく、その外周側に弾性リング２４を取付ける構成としてもよい。
【００７２】
また、実施の形態では、酸素センサを車両の排気管２７に取付けるものとして説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば車両以外の排気管等、各種の被測ガスの流路に設ける構成としてもよいものである。
【００７３】
さらに、上記実施の形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその構成及び効果を記載する。
【００７４】
（イ）請求項１，２または３のいずれか１つに記載の酸素センサにおいて、封止栓は各リード線の芯線を覆う被覆に対して融着させる構成としたことを特徴とする酸素センサ。
【００７５】
上記構成によると、例えば封止栓に各リード線を引出すための挿通穴を形成し、該各挿通穴の周壁部位と各リード線の被覆との間を融着することで、これらの間を気液密にシールでき、外部の異物が封止栓内に侵入するのを防止することができる。
【００７６】
（ロ）請求項１，２または３のいずれか１つに記載の酸素センサにおいて、封止栓には、ケーシングの軸方向他側を径方向外側から内向きに縮径させることにより前記ケーシング内に廻止め状態でカシメ固定される非円形状のカシメ固定部を設ける構成としたことを特徴とする酸素センサ。
【００７７】
上記構成によると、封止栓が各リード線の接続端子と一緒にケーシング内で周方向に相対変位し、各接続端子が酸素濃度検出素子の電極に対して周方向に位置ずれするのを防止でき、個々のリード線の接続端子を、これと対応する酸素濃度検出素子の電極に安定的に接触させることができる。
【００７８】
（ハ）請求項１，２または３のいずれか１つに記載の酸素センサにおいて、ケーシングの軸方向一側には、酸素濃度検出素子との間にセラミックス材料からなる粉体が充填されることにより酸素濃度検出素子をケーシング内に位置決めする位置決め部材を設ける構成としたことを特徴とする酸素センサ。
【００７９】
上記構成によると、位置決め部材と酸素濃度検出素子との間にセラミックス材料の粉体を加圧した状態で充填でき、これらの位置決め部材と粉体とを用いた簡単な構造によって検出素子をケーシングに安定的に位置決めすることができる。
【００８０】
特に、酸素濃度検出素子が円柱状のロッドとして形成されている場合には、その全周に対して粉体をほぼ均等な圧力で接触させることができるから、センサの組立時には、粉体に必要最低限の圧力を加えるだけで、検出素子の位置決めを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による酸素センサを示す縦断面図である。
【図２】封止栓等を拡大して示す酸素センサの部分拡大断面図である。
【図３】封止栓等を図２と周方向の異なる位置からみた部分拡大断面図である。
【図４】図２中の矢示ＩＶ−ＩＶ方向からみた酸素センサの拡大断面図である。
【図５】封止栓を単体で示す断面図である。
【図６】封止栓と弾性リングとを素子挿入穴側からみた斜視図である。
【図７】酸素センサを組立てる前の状態で示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　ケーシング
２　ホルダ
４　キャップ
６　検出ロッド（酸素濃度検出素子）
７　ヒータ部
８　センサ部
９　電極
１０　位置決め筒（位置決め部材）
１１　充填粉（粉体）
１２　封止栓
１３　筒部
１３Ａ　スリット
１４　素子挿入穴
１５　端子取付溝
１７　蓋部
１７Ａ　カシメ固定部
１８　リード線挿通穴（挿通穴）
２１　リード線
２１Ａ　芯線
２１Ｂ　被覆
２２　融着部
２３　接続端子
２４　弾性リング
２５　Ｏリング（シール部材）
２７　排気管（流路）
【図１】
2004093501.tif 000003
【図２】
2004093501.tif 000004
【図３】
2004093501.tif 000005
【図４】
2004093501.tif 000006
【図５】
2004093501.tif 000007
【図６】
2004093501.tif 000008
【図７】
2004093501.tif 000009