(57)【要約】      （修正有）【課題】センサ素子を外側から加締める内筒を、芯ズレを吸収して主体金具に接続できると共に、内筒と主体金具との接続強度を高めたセンサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】両表面にそれぞれ電極端子を備えてなる板状のセンサ素子１０の後端部が外筒１４４内に配置され、その各電極端子に端子金具３０が押付けられる端子接続構造を有するセンサであって、外筒が接続される主体金具１３８と、外筒の内側に配置される内筒１８０と、を備え、端子接続構造は、センサ素子を挟む２つの絶縁部材１６６が、内筒内において挟み付け部材１６７にて挟み付けられ、内筒の縮径によって挟み付け部材が変形し、内筒には、主体金具の後端向き面１３８ｄに全周にわたって溶接される接続部を有し、接続部の外径が主体金具の後端向き面の外径１３８ｅより小さく、かつ接続部の内径が主体金具の後端向き面の内径１３８ｉより大きい。【選択図】図４
2012242308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に向けられる先端側に検出部を備え、かつ後端部の対向する両表面にそれぞれ電極端子を備えてなる板状のセンサ素子の該後端部が外筒内に配置され、その各電極端子に、それぞれ端子金具が押付けられることによって電気的接続が保持されてなる端子接続構造を有するセンサであって、
前記センサ素子の径方向外側を包囲し、前記外筒の先端側が接続される主体金具と、
前記外筒の内側に配置され、前記主体金具の後端向き面に当接する内筒と、を備え、
前記端子接続構造は、前記センサ素子をその両表面側からそれぞれ該端子金具を介して挟むように配置された２つの絶縁部材が、その両絶縁部材を包囲するように前記内筒内においてバネ性を有する挟み付け部材にて挟み付けられる構成を有しており、
前記内筒が縮径状に変形した変形部によって該挟み付け部材が変形して前記両絶縁部材を外側から挟み付けて端子接続構造が形成されてなり、
前記内筒には、前記主体金具の後端向き面に全周にわたって溶接される接続部を有し、
該接続部の外径が前記主体金具の後端向き面の外径より小さく、かつ該接続部の内径が前記主体金具の後端向き面の内径より大きいセンサ。
【請求項２】
測定対象に向けられる先端側に検出部を備え、かつ後端部の対向する両表面にそれぞれ電極端子を備えてなる板状のセンサ素子の該後端部が外筒内に配置され、その各電極端子に、それぞれ端子金具が押付けられることによって電気的接続が保持されてなる端子接続構造を有するセンサの製造方法であって、
前記センサは、更に前記センサ素子の径方向外側を包囲し、前記外筒の先端側が接続される主体金具と、前記外筒の内側に配置され、前記主体金具の後端向き面に当接する内筒と、を備え、
前記センサ素子をその両表面側からそれぞれ前記端子金具を介して２つの絶縁部材にて挟み込み、
その両絶縁部材を包囲するようにバネ性を有する挟み付け部材にて挟み付け、
前記両絶縁部材及び挟み付け部材を包囲するように内筒を被せ、
前記内筒を前記主体金具の後端向き面に当接させつつ、前記両絶縁部材の前記端子金具に前記センサ素子の前記電極端子を接触させた状態で前記内筒を縮径状に加締め、該挟み付け部材を変形させて前記両絶縁部材を外側から挟み付け、
その後、前記内筒を前記主体金具の後端向き面に全周にわたって溶接する、センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスなどの被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するための酸素センサやＮＯｘセンサ、ＨＣセンサといったガスセンサ、又は被測定ガスの温度を検出するための温度センサなどのように、測定対象検出用のセンサ素子を備えてなるセンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガスセンサ素子、又は温度センサの感温素子のように、軸線方向に延びる長寸の板状又は棒状をなす各種のセンサ素子（以下、単に素子という）を用いた各種のセンサがある。このようなセンサ（例えば酸素センサ）は、例えばエンジンの排気ガス管に取り付けられるネジ部を備えて筒状に形成された金具本体（主体金具）の内部に、センサ素子を、その先端側に形成された検出部を金具本体の先端から突出させ、後端部を金具本体の後端側から突出させるようにして固定し、これを金具本体の後方に同軸状で固定された筒状体（金属製カバー）内に配置している構造を有している。このようなセンサでは、通常、その素子の後端部の対向する両表面（両側面）に、検出出力の取り出し用の電極端子や、素子に形成されたヒータへの通電用などの電極端子を含めた複数の電極端子（以下、単に電極ともいう）を、例えば、素子の幅方向（横方向）に絶縁間隔をおいて備えている。そして、これらの各電極端子と、筒状体の後方からセンサの外部に引き出されるリード線との電気的な接続は、従来は次のような構成とされていた。
【０００３】
例えば、金具本体の後方の筒状体内において、その素子の各電極端子に、各リード線の先端に接続された端子金具（金属端子又はリードフレーム）を、端子金具のバネ性を利用して押付けるようにして当接ないし圧接するようにしたものがある。具体的には、金具本体の後方に配置された筒状体内に、セラミック等の絶縁体からなり、例えば筒状に形成された端子金具保持部材（セパレータともいわれる。以下、端子保持用の絶縁部材、又は単に絶縁部材という）を配置し、複数のリード線の各先端にそれぞれ接続した端子金具に形成されたバネ性を有する圧接部を、その端子保持用の絶縁部材の内側に互いに絶縁を保持して対向状に（向き合う形で）配置しておき、その対向する端子金具（バネ性を有する圧接部）の相互間に、上記したセンサ素子を、その後端側からセンサ素子の長手方向に相対的に挿入するようにしたものである。すなわち、この挿入によって、各端子金具の圧接部を外向きに変形（弾性変形で圧縮）させ、センサ素子の表面（単に面ともいう）に形成された各電極端子に押付けるようにしたものである（特許文献１（図１）参照）。
【０００４】
すなわち、このような端子接続構造においては、その組立て過程で、素子を、その後端（基端）側から、絶縁部材内で対向するように組み付けられていた端子金具の圧接部（以下、単に端子金具ともいう）相互間に圧入し、これによってその素子に形成された電極端子（メタライズ層）と圧接させて電気的導通を保持する、というものである。従って、このものでは、その圧入時には、端子金具にて素子の電極（メタライズ層）が強く擦られる形となることから、その電極にキズが付くことになるため、電気的接合が不安定となることがあった。又、その圧入時の抵抗（圧入抵抗）により素子が折れるなどの損傷を受けることもあった。
【０００５】
こうした組立て上の問題を解決するため、絶縁部材を、素子の両面から挟み付けるような２つ割りのものとしておき、その各側の絶縁部材と素子の各面との間に端子金具を介在させて素子を挟み付けておき、その２つ割の両絶縁部材の外側（外面）から、これをバネで挟み付ける構成が開示されている（特許文献２、３参照）。そして、これでは、次のような組立てが行われている。まず、２つ割の絶縁部材を対向する面に、それぞれ端子金具をセットしておき、その後、素子を挿入し、この状態で、バネで両絶縁部材を圧縮するように外側から挟みつける。こうすることで、対向する絶縁部材を挟みつけていたバネの力で、内部に配置された各端子金具を素子に圧接させる、というものである。このようにして組みつけてなる端子接続構造においては、その接続過程では、素子の電極が端子金具と擦りあうことはないため、その電極にキズがつくこともない。また、素子を端子金具に圧入するものではないため、圧入抵抗により素子が折れるなど問題もない。
【０００６】
さらに、特許文献２記載のガスセンサにおいては、両絶縁部材を挟み付けるバネを外側から筒状のカシメリングで包囲し、カシメリングを加締めることでバネに変位を与えている。さらに、このカシメリングは、先端側に突出させた足部を、主体金具に加締め固定した内筒部材の後端側に溶接により固定している（特許文献２の図４参照）。このように、両絶縁部材を保護するカシメリングを主体金具に足部を介して固定することで、ガスセンサが外部から衝撃や振動を受けた場合、センサ素子に取り付けられた両絶縁部材が負荷となってセンサ素子の電極端子が配置された後端部が振れるのを防止できる。さらに、カシメリングは足部を介して主体金具に部分的に支持されるので、カシメリングの先端側周縁の全体が主体金具に固定される場合に比べ、足部が変形可能となる。このため、ガスセンサを組み立てる際にセンサ素子の後端部が本来の位置からずれたとしても（つまり、センサ素子の反り等により、センサの軸線に対してセンサ素子の後端部の軸線が芯ズレを起こしていたとしても）、この足部が若干変形することによりセンサ素子の後端部とセンサとの間の芯ズレを吸収できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１８８０６０号公報
【特許文献２】特開平１１−１９０７１６号公報
【特許文献３】特開２００９−１１５７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２記載のガスセンサの場合、芯ズレを吸収するためにカシメリングの足部の剛性を低くしているため、ガスセンサの振動が主体金具から足部を介してカシメリングに伝わると、足部が折れたり変形してしまい、その結果、絶縁部材が負荷となってセンサ素子が振れるおそれがある。
【０００９】
これに対し、特許文献２の図１０に記載されたガスセンサにおいては、カシメリングを主体金具に加締め固定された内筒部材と一体化されている。このように、両絶縁部材を保護するカシメリングの先端側周縁を主体金具に加締め固定することで、足部が折れたり変形することがなく、ガスセンサが外部から衝撃や振動を受けた場合、センサ素子が振れるのを有効に防止できる。しかしながら、カシメリングの先端側周縁を主体金具に加締め固定するので、カシメリングとセンサとの軸芯が揃い、ガスセンサを組み立てる際にセンサ素子の後端部がセンサに対して芯ズレを起こしていた場合には、センサ素子の後端部とセンサとの間の芯ズレを吸収できず、その結果、センサ素子が破損するおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、センサ素子の端子接続構造（挟み付け部材）を外側から加締めて保護する内筒を、センサとセンサ素子の後端部との芯ズレを吸収するように主体金具に接続できると共に、内筒と主体金具との接続強度を高めたセンサ及びその製造方法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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明のセンサは、測定対象に向けられる先端側に検出部を備え、かつ後端部の対向する両表面にそれぞれ電極端子を備えてなる板状のセンサ素子の該後端部が外筒内に配置され、その各電極端子に、それぞれ端子金具が押付けられることによって電気的接続が保持されてなる端子接続構造を有するセンサであって、前記センサ素子の径方向外側を包囲し、前記外筒の先端側が接続される主体金具と、前記外筒の内側に配置され、前記主体金具の後端向き面に当接する内筒と、を備え、前記端子接続構造は、前記センサ素子をその両表面側からそれぞれ該端子金具を介して挟むように配置された２つの絶縁部材が、その両絶縁部材を包囲するように前記内筒内においてバネ性を有する挟み付け部材にて挟み付けられる構成を有しており、前記内筒が縮径状に変形した変形部によって該挟み付け部材が変形して前記両絶縁部材を外側から挟み付けて端子接続構造が形成されてなり、前記内筒には、前記主体金具の後端向き面に全周にわたって溶接される接続部を有し、該接続部の外径が前記主体金具の後端向き面の外径より小さく、かつ該接続部の内径が前記主体金具の後端向き面の内径より大きい。
【００１２】
主体金具にセンサ素子を組み付ける際、センサの軸芯に対してセンサ素子の後端部の軸芯がわずかに芯ズレを起こすことがある。この場合、センサ素子の挟み付け部材を外側から加締める内筒を、センサの軸線に一致させて主体金具に固定すると、両絶縁部材内に配置された端子金具がセンサ素子の後端部に対して無理な力を加えてしまい、芯ズレを吸収することができない。
そこで、このセンサによれば、接続部の外径が主体金具の後端向き面の外径より小さく、かつ接続部の内径が主体金具の後端向き面の内径より大きくなっている。これにより、内筒と主体金具の後端向き面とが径方向に遊びを持つようになる。このため、絶縁部材内に配置された端子金具がセンサ素子の電極端子に押付けられた状態で内筒を縮径状に加締めると、センサ素子の後端部の芯ズレに対応して内筒の軸線がセンサ軸線からずれるように内筒が径方向に動き、センサ素子に対して無理な力を加えずにセンサの軸線に対して芯ズレを吸収した位置に内筒が偏移する。そして、この偏移した位置で内筒を主体金具の後端向き面に溶接することで、センサ素子の後端部の芯ズレを吸収した状態で内筒を主体金具に接続することが可能となる。
さらに、内筒は、主体金具の後端向き面に全周にわたって溶接される接続部を有する。このように、他部材を介することなく、また、内筒の一部のみが溶接されることなく、内筒の全周を主体金具に溶接することで、内筒と主体金具との接続強度を高めることができ、センサの振動が主体金具から内筒に伝わっても内筒が変形したり破損せず、センサ素子が振れることが防止される。
【００１３】
本発明のセンサの製造方法は、測定対象に向けられる先端側に検出部を備え、かつ後端部の対向する両表面にそれぞれ電極端子を備えてなる板状のセンサ素子の該後端部が外筒内に配置され、その各電極端子に、それぞれ端子金具が押付けられることによって電気的接続が保持されてなる端子接続構造を有するセンサの製造方法であって、前記センサは、更に、前記センサ素子の径方向外側を包囲し、前記外筒の先端側が接続される主体金具と、前記外筒の内側に配置され、前記主体金具の後端向き面に当接する内筒と、を備え、前記センサ素子をその両表面側からそれぞれ前記端子金具を介して２つの絶縁部材にて挟み込み、その両絶縁部材を包囲するようにバネ性を有する挟み付け部材にて挟み付け、前記両絶縁部材及び挟み付け部材を包囲するように内筒を被せ、前記内筒を前記主体金具の後端向き面に当接させつつ、前記両絶縁部材の前記端子金具に前記センサ素子の前記電極端子を接触させた状態で前記内筒を縮径状に加締め、該挟み付け部材を変形させて前記両絶縁部材を外側から挟み付け、その後、前記内筒を前記主体金具の後端向き面に全周にわたって溶接する。
【００１４】
このセンサの製造方法によれば、内筒を縮径状に加締めて、該挟み付け部材を変形させて両絶縁部材を外側から挟み付けた後、内筒を主体金具の後端向き面に溶接している。このため、絶縁部材内に配置された端子金具がセンサ素子の電極端子に押付けられた状態で内筒を縮径状に加締めると、センサ素子の後端部の芯ズレに対応して内筒の軸線がセンサ軸線からずれるように内筒が径方向に動き、センサ素子に対して無理な力を加えずにセンサの軸線に対して芯ズレを吸収した位置に内筒が偏移する。そして、この偏移した位置で内筒を主体金具の後端向き面に溶接することで、センサ素子の後端部の芯ズレを吸収した状態で内筒を主体金具に接続することが可能となる。
さらに、内筒が主体金具の後端向き面に全周にわたって溶接される。このように、他部材を介することなく、また、内筒の一部のみが溶接されることなく、内筒の全周を主体金具に溶接することで、内筒と主体金具との接続強度を高めることができ、センサの振動が主体金具から内筒に伝わっても内筒が変形したり破損せず、センサ素子が振れることが防止される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、センサ素子の端子接続構造（挟み付け部材）を外側から加締めて保護する内筒を、センサとセンサ素子の後端部との芯ズレを吸収するように主体金具に接続できると共に、内筒と主体金具との接続強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。
【図２】外筒内の弾性部材、端子金具、絶縁部材、及び主体金具の配置状態を示す斜視図である。
【図３】内筒で覆われた絶縁部材及び挟み付け部材を示す平面図である。
【図４】主体金具と内筒との接続構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るセンサの製造方法の一例を示す工程図である。
【図６】先端側から見た内筒の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るセンサ（酸素センサ）２００の軸線Ｏ方向（長手方向：紙面上下方向）に沿う断面図、図２は、外筒１４４内の弾性部材１５０、端子金具３０、絶縁部材１６６、及び主体金具１３８の配置状態を示す斜視図である。なお、端子金具３０の配置をわかりやすくするため、図２において外筒１４４、内筒１８０、挟み付け部材１６７をそれぞれ省略してある。酸素センサ２００は、排気管に固定されるためのねじ部１３８ｂが外表面に形成された筒状の主体金具１３８と、軸線Ｏ方向に延びる板状形状をなす酸素センサ素子（センサ素子）１０と、軸線Ｏ方向に貫通するコンタクト挿通孔１６６ａの内壁面が酸素センサ素子１０の後端部の周囲を取り囲む状態で配置される絶縁部材１６６と、絶縁部材１６６の周囲を取り囲み、主体金具１３８に接続する金属製の内筒１８０と、絶縁部材１６６に自身の先端側がそれぞれ離間して保持される５個の端子金具３０（図１では、３個図示）と、端子金具３０の後端側にそれぞれ電気的に接続されて酸素センサ２００より外部に引き出される５本のリード線１４６（図１では、３本図示）と、絶縁部材１６６の後端側に配置されるセパレータ保持部材１７０、セパレータ１６９及びゴム製の弾性部材（ゴムキャップ）１５０とを主に備えている。また、主体金具１３８の後端側には金属製の外筒１４４が接続されている。
【００１８】
酸素センサ素子１０は公知の構造を有しているが、簡単に説明すると、酸素センサ素子１０の先端部には、被測定ガス（排気ガス）が内部に導入される測定室と、第１ポンピングセルと、酸素濃度検出セルとを備える検出部が設けられている。このうち、各セルは固体電解質体と一対の電極から構成されている。又、酸素センサ素子１０は、セルを活性させるためのヒータを備えている。
そして、酸素センサ素子１０の後端部の両表面には、両セルからの出力を取り出したり、ヒータへの電力の供給を行うために、セルやヒータに電気的に接続する電極端子１０ａ、１０ｂが設けられている。
なお、図１は酸素センサ素子１０の両表面に垂直な断面を示し、酸素センサ素子１０の後端部の一方の面（図１の左側）に２個の電極端子１０ａが形成され、他の面（図１の右側）に３個の電極端子１０ｂが形成されている。又、酸素センサ素子１０の先端部の外表面には、多孔質保護層２０が被覆されている。
【００１９】
主体金具１３８は、略筒状形状であり、軸線方向に貫通する貫通孔１５４を有すると共に、軸線方向中央よりも後端寄りには、径方向外側に突出してねじ部１３８ｂを回す工具を係合するための六角形部１３８ａを有する。又、貫通孔１５４の径方向内側には、軸線Ｏ方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きテーパ面として形成された棚部１５２が突出している。主体金具１３８は、酸素センサ素子１０の検出部が設けられた先端部を貫通孔１５４の先端側外部に配置し、電極端子１０ａ、１０ｂが設けられた後端部を貫通孔１５４の後端側外部に配置する状態で、酸素センサ素子１０を貫通孔１５４内に保持している。
【００２０】
主体金具１３８の貫通孔１５４の内部には、酸素センサ素子１０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１５１、粉末充填層１５６（滑石リング）、および上述のセラミックスリーブ１０６がこの順に先端側から後端側にかけて積層されている。また、セラミックスリーブ１０６と主体金具１３８の後端部との間には、加締めパッキン１０８が配置されており、セラミックホルダ１５１と主体金具１３８の棚部１５２との間には、セラミックホルダ１５１を保持するための金属ホルダ１０４が配置されている。なお、主体金具１３８の後端部は、加締めパッキン１０８を介してセラミックスリーブ１０６を先端側に押し付ける加締め部１３８ｓを有する。加締め部１３８ｓを加締めることで、粉末充填層１５６を圧縮し、酸素センサ素子１０と主体金具１３８との間隙の気密を維持している。なおセラミックスリーブ１０６も、粉末充填層１５６と同様に、滑石による充填層に変えても良い。
【００２１】
また、図１に示すように、主体金具１３８の先端側（図１における下方）外周には、酸素センサ素子１０の先端部を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製（例えば、ステンレスなど）二重の外部プロテクタ１４２および内部プロテクタ１４３が、溶接等によって取り付けられている。
【００２２】
一方、主体金具１３８の後端側外周面１３８ｃに外筒１４４の先端部が外嵌され、主体金具１３８に外筒１４４が溶接により取付けられている。この外筒１４４は、筒状形状を有すると共に、後端部内側には、弾性部材１５０がされており、外筒１４４を封止している。
【００２３】
外筒１４４の内側であって、弾性部材１５０の先端側には、セパレータ保持部材１７０及びセパレータ１６９がこの順に先端側から後端側に向かって軸線Ｏ方向に接しつつ配置されている。そして、弾性部材１５０及びセパレータ保持部材１７０が外筒１４４を介して縮径状に加締められ、弾性部材１５０及びセパレータ保持部材１７０の弾性力によってセパレータ１６９を外筒１４４内に保持している。
弾性部材１５０は円柱状に形成され、リード線を軸線Ｏ方向にそれぞれ挿通させる貫通孔が形成されている。又、セパレータ保持部材１７０は金属製の筒体となっている。
【００２４】
セパレータ１６９は、例えば、セラミックからなり、本体部１６９ａと本体部１６９ａから径方向外側に突出する複数の凸部１６９ｂ（図５参照）を有する。端子金具３０は、隣り合う２つの凸部１６９ｂ間に、それぞれ１つずつ配置されることで、端子金具３０同士が短絡することを防止している。
【００２５】
さらに、外筒１４４の内側であって、セパレータ保持部材１７０よりも先端側には、絶縁部材１６６が配置されている。この絶縁部材１６６は軸線Ｏ方向に沿って２つに分割される略板状になっており、分割された２つの部材に各端子金具３０を組み込んだ後で部材を組み立て、さらに各部材の外周にバネ性を有する挟み付け部材１６７を外嵌して各部材を結合し（挟み付け）ている。この際、端子金具３０の先端縁のＬ字状係止端３１ｅを絶縁部材１６６の先端向き面に係止して端子金具３０を固定している。そして端子金具３０は、絶縁部材１６６内でコンタクト挿通孔１６６ａに臨むように保持されている。
一方、コンタクト挿通孔１６６ａ内において、端子金具３０の先端側の突起３１ｐが設けられており、酸素センサ素子１０の電極端子１０ａ、１０ｂに電気的に接触するようになっている。このようにして、端子接続構造が形成されている。なお、端子金具３０の後端部の圧着端子部３３ｅにて、リード線４６と接続している。
さらに、外筒１４４の内部にあって、絶縁部材１６６及び挟み付け部材１６７の外側には内筒１８０が配置されている。内筒１８０は縮径状に加締められ、これによって挟み付け部材１６７が押圧されて変形して両絶縁部材１６６を外側から挟み付け、各電極端子１０ａ、１０ｂと端子金具３０との電気的接続をより確実にしている。
【００２６】
図３は、内筒１８０で覆われた絶縁部材１６６及び挟み付け部材１６７を示す平面図であり、先端向き面側から見た図である。挟み付け部材１６７は、両絶縁部材１６６の合わせ目（センサ素子１０の両表面）に沿う方向に開口部を有する断面略Ｃ形のリング状をなすと共に、バネ性を有している。そして、両絶縁部材１６６を挟み付け部材１６７にて挟み付けて内筒１８０の内側に収容し、さらに内筒１８０を外側から加締めると、挟み付け部材１６７が内筒１８０によって径方向内側に押圧されて変位し、両絶縁部材１６６が挟み付け部材１６７でしっかりと挟み付けられる。
【００２７】
次に、図４を参照し、本発明の特徴部分である主体金具１３８と内筒１８０との接続構造について説明する。内筒１８０は、絶縁部材１６６及び挟み付け部材１６７を包囲し、外筒１４０内に配置されている。内筒１８０は、先端側に設けられたフランジ部１８０Ｌ（特許請求の範囲の「接続部」に相当）を有しており、フランジ部１８０Ｌが主体金具１３８の後端向き面１３８ｄに抵抗溶接されている。なお、本実施形態では、主体金具１３８との接触面積を増やすため、内筒１８０の先端が花弁状に径方向外側に広がってフランジ部１８０Ｌを形成しているが(図６参照)、内筒１８０の先端が単に切断面になっていてもよい。また、本実施形態では、内筒１８０を主体金具１３８の後端向き面１３８ｄに抵抗溶接しているが、レーザ溶接を行ってもよい。
【００２８】
そして、本実施形態においては、フランジ部１３８Ｌの外径１８０ｅが主体金具１３８の後端向き面１３８ｄの外径１３８ｅより小さく、かつフランジ部１３８Ｌの内径１８０ｉが主体金具１３８の後端向き面１３８ｄの内径１３８ｉより大きくなっている。これにより、内筒１８０と主体金具１３８の後端向き面１３８ｄとが径方向に遊びを持つようになる。このため、絶縁部材１６６内のコンタクト挿通孔１６６ａにセンサ素子１０の後端を挿入し、端子金具３０に電極端子１０ａ、１０ｂを接触させた状態で内筒１８０を縮径状に加締めると、センサ素子１０の後端部の芯ズレに対応して内筒１８０の軸線がセンサ２００の軸線Ｏからずれるように内筒１８０が径方向に動き、センサ素子１０の電極端子１０ａ、１０ｂに対して無理な力を加えずに、センサ２００の軸線Ｏに対して芯ズレを吸収した位置に内筒１８０が偏移する。そして、この偏移した位置で内筒１８０を主体金具１３８の後端向き面１３８ｄに溶接することで、センサ素子１０の後端部の芯ズレを吸収した状態で内筒１８０を主体金具１３８に接続することが可能となる。
例えば、図４の場合、内筒１８０を加締ると、センサ素子１０の後端が軸線Ｏに対して右側に芯ズレ（センサ素子１０の後端部の軸線をＬで表す）しているのに対応し、内筒１８０が軸線Ｏより右側（図４の矢印方向）にずれてセンサ素子１０の後端部の軸線Ｌに内筒１８０の軸線が揃うようになり、この状態で内筒１８０を主体金具１３８に溶接することで、センサ素子１０の後端部の芯ズレを吸収することができる。
【００２９】
このように内筒１８０と主体金具１３８とが径方向に遊びを持っているので、内筒１８０の軸線を軸線Ｏからずらして主体金具１３８に取り付けると、少なくとも主体金具１３８の後端向き面１３８ｄの一部が、内筒１８０のうち主体金具１３８との接続部より径方向内外にはみ出す遊び部分となる。
【００３０】
さらに、内筒１８０は、主体金具１３８の後端向き面１３８ｄに全周にわたって溶接されるフランジ部１８０Ｌを有する。このように、他部材を介することなく、また、内筒１８０の一部のみが溶接されることなく、内筒１８０の全周を主体金具１３８に溶接することで、内筒１８０と主体金具１３８との接続強度を高めることができ、センサの振動が主体金具１３８から内筒１８０に伝わっても内筒１８０が変形したり破損せず、センサ素子１０が振れることが防止される。
【００３１】
なお、主体金具１３８の後端向き面１３８ｄの外径１３８ｅとは、外筒１４４が接続される主体金具１３８の後端側外周面１３８ｃの外径を表す。又、主体金具１３８の後端向き面１３８ｄの内径１３８ｉとは、加締め部１３８ｓと後端向き面１３８ｄとの境界部分の直径を表す。
【００３２】
図５は、本発明の実施形態に係るセンサ２００の製造方法の一例を示す工程図である。なお、各構成部材を見やすくするため、図５では、リード線１４６側を上向きとして図示しているが、実際には図５の上下を逆にして製造が行われる。
まず、分割された２つの絶縁部材１６６に端子金具３０（図示せず）を組み込み、さらに絶縁部材１６６の後端側にそれぞれセパレータ保持部材１７０、セパレータ１６９をこの順に組み付ける。さらに、端子金具３０の後端に接続したリード線１４６を、弾性部材１５０の貫通孔に挿通させて後端側に引き出す（図５（ａ））。
次に、両絶縁部材１６６の外周にバネ性を有する挟み付け部材１６７を外嵌して両絶縁部材１６６を結合する（挟み付ける）（図５（ｂ））。
次に、両絶縁部材１６６及び挟み付け部材１６７を包囲するように内筒１８０を被せ（図５（ｃ））、フランジ部１８０Ｌを主体金具１３８の後端向き面１３８ｄに当接させる（図５（ｄ））。なお、主体金具１３８には予め二重の外部プロテクタ１４２および内部プロテクタ１４３が溶接されており、さらには、センサ素子１０、金属ホルダ１０４、セラミックホルダ１５１、粉末充填層１５６、及びセラミックスリーブ１０６、加締めパッキン１０がそれぞれ配置され、主体金具１３８の後端部が加締められ、加締め部１３８ｓが形成されている。そして、フランジ部１８０Ｌを主体金具１３８の後端向き面１３８ｓに当接させると、絶縁部材１６６内のコンタクト挿通孔１６６ａにセンサ素子１０の後端が挿入され、端子金具３０に電極端子１０ａ、１０ｂが接触される。
【００３３】
次に、内筒１８０を加締め部Ｓ１で縮径状に加締めると、挟み付け部材１６７が変形して両絶縁部材１６６を外側から挟み付ける。さらに、図４で説明したように、内筒１８０を加締めた際、センサ素子１０の芯ズレに対応し、センサ素子１０の電極端子１０ａ、１０ｂに対して無理な力が加わらずに芯ズレを吸収した位置に内筒１８０が偏移する。
そして、このように偏移した位置で、内筒１８０を主体金具１３８の後端向き面１３８ｄに抵抗溶接する（溶接位置Ｗ１）（図５（ｅ））。
次に、外筒１４４を内筒１８０の外側に配置し、外筒１４４の先端側を主体金具１３８の後端側外周面１３８ｃ（図５（ｅ）参照）に外筒１４４の先端を外嵌する。そして、それぞれ加締め部Ｓ２、Ｓ３で外筒１４４を縮径状に加締め、弾性部材１５０及びセパレータ保持部材１７０を外筒１４４内に保持した後、外筒１４４の先端側と主体金具１３８の後端側外周面１３８ｃとの間をレーザ溶接し（溶接位置Ｗ２）、外筒１４４を主体金具１３８に接続する（図５（ｆ））。これにより、センサ２００が作製される。
【００３４】
このセンサ２００の製造方法によれば、内筒１８０を縮径状に加締めて、挟み付け部材１６７を変形させて両絶縁部材１６６を外側から挟み付けた後、内筒１８０を主体金具１３８の後端向き面１３８ｄに溶接している。このため、絶縁部材１６６内に配置された端子金具３０がセンサ素子１０の電極端子１０ａ、１０ｂに押付けられた状態で内筒１８０を縮径状に加締めると、センサ素子１０の後端部の芯ズレに対応して内筒１８０の軸線がセンサ２００の軸線Ｏからずれるように内筒１８０が径方向に動き、センサ素子１０に対して無理な力を加えずにセンサ２００の軸線Ｏに対して芯ズレを吸収した位置に内筒１８０が偏移する。そして、この偏移した位置で内筒１８０を主体金具１３８の後端向き面１３８ｄに溶接することで、センサ素子１０の後端部の芯ズレを吸収した状態で内筒１８０を主体金具１３８に接続することが可能となる。
さらに、内筒１８０が主体金具１３８の後端向き面１３８ｄに全周にわたって溶接される。このように、他部材を介することなく、また、内筒１８０の一部のみが溶接されることなく、内筒１８０の全周を主体金具１３８に溶接することで、内筒１８０と主体金具１３８との接続強度を高めることができ、センサ２００の振動が主体金具１３８から内筒１８０に伝わっても内筒１８０が変形したり破損せず、センサ素子１０が振れることが防止される。
【００３５】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、内筒のうち主体金具との接続部は、内筒の先端でなくてもよく、例えば内筒の先端を段付きとし、そのうちの径方向内側の段を主体金具との接続部としてもよい。
又、センサ素子は上記した酸素センサ素子（全領域空燃比センサ素子）の他、λセンサ素子、ＮＯｘセンサ素子、アンモニアセンサ素子、温度センサ素子を用いることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０                センサ素子（酸素センサ素子）
１０ａ、１０ｂ      電極端子
３０                端子金具
１３８              主体金具
１３８ｄ            主体金具の後端向き面
１３８ｅ            主体金具の後端向き面の外径
１３８ｉ            主体金具の後端向き面の内径
１４４              外筒
１６６              絶縁部材
１６７              挟み付け部材
１８０              内筒
１８０Ｌ            フランジ部
１８０ｅ            フランジ部の外径
１８０ｉ            フランジ部の内径
２００              センサ
【図１】
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【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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