(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる板状形状をなし、測定対象となるガスに向けられる先端側に検出部が形成され、後端側の表面に電極端子部が形成される検出素子と、
前記検出素子の後端側の周囲に配置されると共に、該検出素子を軸線方向と交差する方向における両側から挟むようにして、分割されている一対の絶縁保護体と、
前記絶縁保護体と前記検出素子との間に挟持され、該検出素子の電極端子部と電気的に接続される金属端子と、
前記検出素子と共に前記金属端子を挟持した前記一対の絶縁保護体の周囲に配置され、該絶縁保護体を保持するよう形成されるホールド部材と、を備えるセンサの端子接続構造体であって、
前記金属端子は、前記検出素子と前記絶縁保護体とにより挟持されることで当該検出素子を付勢するように変形する被挟持部を有しており、前記ホールド部材により前記絶縁保護体を保持することで、該被挟持部と該検出素子の電極端子部とが接触して電気的に接続され、
前記被挟持部は、前記検出素子の電極端子部に接触する部分と、該電極端子部が形成されていない該検出素子の表面に接触する部分とを離間させるようにしてそれぞれ有していること、
を特徴とするセンサの端子接続構造体。
【請求項２】
前記被挟持部は、前記検出素子と前記絶縁保護体とにより挟持されることで圧縮変形する構成をなしていること、
を特徴とする請求項１に記載のセンサの端子接続構造体。
【請求項３】
前記被挟持部は、波状形状に形成されており、該波状形状の振幅方向の面が前記検出素子の電極端子部に接触すること、
を特徴とする請求項２に記載のセンサの端子接続構造体。
【請求項４】
前記被挟持部は、前記電極端子部に接触する部分の弾性力が、前記検出素子の表面に接触する部分の弾性力よりも小さいこと、
を特徴とする請求項２または請求項３に記載のセンサの端子接続構造体。
【請求項５】
前記ホールド部材は、前記検出素子と共に前記金属端子を挟持した前記一対の絶縁保護体の周囲を取り囲む内孔を備える筒状に形成され、前記内孔を縮小するよう加締められることで該絶縁保護体を保持すること、
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のセンサの端子接続構造体。
【請求項６】
前記検出素子は、測定対象となるガス中の被検出成分を検出するためのガス検出素子であること、
を特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のセンサの端子接続構造体。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載のセンサの端子接続構造体を備えること、
を特徴とするセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばガスセンサのガス検出素子、温度センサの感温素子のように、軸線方向に延びる板状形状をなす各種検出素子を用いたセンサの端子接続構造体およびそれを備えるセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、軸線方向に延びる板状形状をなすと共に、測定対象となるガスに向けられる先端側に検知部が形成された検出素子を備えたガスセンサや温度センサといったセンサが知られている。なお、ガスセンサとしては、λセンサ、全領域空燃比センサ、酸素センサ、ＮＯｘセンサ等が挙げられる。
【０００３】
そして、この種の検出素子の一種である測定対象となるガス中の被検出成分を検出するガス検出素子については、検知部にて検出される電気的出力を外部（外部回路）に取り出す必要がある。そのために、検出素子の後端側の表面に検知部と導通する電極端子部を設け、かかる電極端子部を介して外部と導通を図るようにしている。また、このガス検出素子では、検知部の電気的出力の安定化および検知部の早期活性化を目的として、通常、該ガス検出素子内にヒータ（セラミックヒータ）が設けられることとなるが、そのようなヒータに通電するための電極端子部についてもガス検出素子の後端側の表面に設けられ、かかる電極端子部を介して導通が図られる。
【０００４】
ところで、この軸線方向に延びる板状形状をなすガス検出素子では、一般に、ガス検出素子の後端側の表面に設けられた各電極端子部に対して、金属端子（リードフレーム）を介してリード線と電気的に接続されており、このリード線が外部回路に接続されるものである。なお、金属端子はリード線と加締められて電気的に接続されている。
【０００５】
そして、ガス検出素子の電極端子部と金属端子との導通を図るために、ガス検出素子の後端側の周囲には、センサの端子接続構造体であるコンタクト部材が配置される。
ここで、従来のセンサの端子接続構造体である第１コンタクト部材１３０を、図６に示す。なお、図６（ａ）は、軸線方向に延びる板状形状をなすガス検出素子４の後端側の表面に都合６個の電極端子部３０、３１、３２、３３、３４、３５が形成されており、このガス検出素子４の周囲に配置される第１コンタクト部材１３０の平面図（すなわち、ガス検出素子４の軸線方向と直交する向きの断面図）を表しており、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＣ−Ｃ断面（即ち、ガス検出素子４の軸線方向における断面）部分の第１コンタクト部材１３０の断面図を表している。
【０００６】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、第１コンタクト部材１３０は、ガス検出素子４の電極端子部３０、３１、３２、３３、３４、３５が形成されている表面（両表面）を、軸線方向と交差する方向における両側から挟むようにして分割される一対の絶縁保護体（絶縁性ハウジング）１３２と、その絶縁保護体１３２とガス検出素子４との間に挟持され、ガス検出素子４の電極端子部３０、３１、３２、３３、３４、３５と電気的に接続される６個の金属端子１３１と、ガス検出素子４と共に各金属端子１３１を挟持した絶縁保護体１３２の周囲に配置されて絶縁保護体１３２を保持するよう形成されるホールド部材１３３とを備えている。そして、第１コンタクト部材１３０は、ホールド部材１３３が一対の絶縁保護体１３２を保持することで、各金属端子１３１が、ガス検出素子４と絶縁保護体１３２との間で挟持されると共に、ガス検出素子４の電極端子部３０、３１、３２、３３、３４，３５に接触するように構成される。
【０００７】
より詳細に説明すると、ホールド部材１３３は、板状の金属材料を、一辺を欠いた六角形の断面形状となるように加工して、断面のうち削除された一辺に相当する開口部分の間隔が拡大・縮小するよう弾性変形可能に構成される。このとき、ホールド部材１３３は、内部に絶縁保護体１３２、ガス検出素子４、金属端子１３１を収容可能に形成される。そして、このホールド部材１３３は、外力により弾性変形することで開口部分の間隔が拡大した状態で、絶縁保護体１３２等が内部に収容された後、外力の印加を停止することにより、ホールド部材１３３自身が有する弾性により形状が元に戻ることで、一対の絶縁保護体１３２を保持する。これにより、一対の絶縁保護体１３２とガス検出素子４との間で各金属端子１３１は挟持され、各金属端子１３１がガス検出素子４の電極端子部３０、３１、３２、３３、３４、３５に接触することで、各金属端子１３１と各電極端子部とが電気的に接続されることになる。
【０００８】
なお、各金属端子１３１には、図６（ｃ）に示すように、凸状に形成された接触部１３１ａが設けられており、この接触部１３１ａがガス検出素子４の各電極端子部と接触するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の第１コンタクト部材１３０は、各金属端子１３１とガス検出素子４の電極端子部３０、３１、３２、３３、３４、３５とを接触させる付勢力を、絶縁保護体１３２の周囲に配置されるホールド部材１３３自身のもつ弾性力にのみ依存させる構造であることから、各金属端子１３１とガス検出素子４の各電極端子部との電気的接続が不良となる場合がある。
【００１０】
つまり、ガス検出素子４の表面形状の個体差や、金属端子１３１および絶縁保護体１３２等の寸法誤差が原因となり、絶縁保護体１３２とガス検出素子４との間隔が金属端子１３１が配置される位置毎に異なる場合がある。そのために、絶縁保護体１３２とガス検出素子４との間で挟持する各金属端子１３１にかかる付勢力が不均一となり、金属端子１３１がガス検出素子４の電極端子部に対して十分付勢されず、金属端子１３１とガス検出素子４の電極端子部とが接触不良となる可能性が高くなるのである。
【００１１】
また、内燃機関の排気管に取り付けられて高温環境で使用されるガスセンサでは、熱の影響でガス検出素子に反り返りが生じたり、熱膨張により金属端子が変形する可能性もあり、センサ毎、さらには金属端子毎にガス検出素子の電極端子部に対する付勢力の差が生じて、金属端子とガス検出素子の電極端子部との間で接触不良が発生する可能性がある。
【００１２】
そして、ガス検出素子の表面に形成される電極端子部の個数が多くなるほど、電極端子部の数に対応した各金属端子ごとの付勢力の差が発生し易くなり、付勢力の小さくなる金属端子においては、金属端子と電極端子部との接触不良が発生し易くなる。
【００１３】
さらに、温度変化の激しい環境下に設置されるガスセンサでは、周囲温度が高温となると金属端子は膨張し、周囲温度が常温あるいは低温となると金属端子は収縮することになる。そして、ガス検出素子の電極端子部は、通常厚さが薄く形成されることから、設置環境の温度変化（換言すれば、熱サイクル）の繰り返しに伴って金属端子の膨張・収縮が繰り返され、金属端子と電極端子部との接触不良が発生することがある。
【００１４】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、一対の絶縁保護体と検出素子との間に挟持される金属端子と、検出素子の電極端子部とを電気的に接続する形態のセンサの端子接続構造において、金属端子と検出素子の電極端子部との電気的接続の不良が発生し難く、組立作業が容易に実行可能であるセンサの端子接続構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、軸線方向に延びる板状形状をなし、測定対象となるガスに向けられる先端側に検出部が形成され、後端側の表面に電極端子部が形成される検出素子と、検出素子の後端側の周囲に配置されると共に、検出素子を軸線方向と交差する方向における両側から挟むようにして、分割されている一対の絶縁保護体と、絶縁保護体と検出素子との間に挟持され、検出素子の電極端子部と電気的に接続される金属端子と、検出素子と共に金属端子を挟持した一対の絶縁保護体の周囲に配置され、絶縁保護体を保持するよう形成されるホールド部材と、を備えるセンサの端子接続構造体であって、金属端子は、検出素子と絶縁保護体とにより挟持されることで当該検出素子を付勢するように変形する被挟持部を有しており、ホールド部材により絶縁保護体を保持することで、被挟持部と検出素子の電極端子部とが直接または他部材を介して間接的に接触して電気的に接続され、被挟持部は、検出素子の電極端子部に接触する部分と、電極端子部が形成されていない検出素子の表面に接触する部分とを離間させるようにしてそれぞれ有していることを特徴とする。
【００１６】
つまり、本発明（請求項１）のセンサの端子接続構造体においては、金属端子を検出素子の電極端子部に向けて付勢する付勢力が、絶縁保護体を保持するホールド部材の弾性力から与えられる付勢力のみで生じるのではなく、金属端子の被挟持部自身の変形によっても発生する。なお、この被挟持部によって検出素子を付勢するにあたっては、被挟持部自身が圧縮変形することが好ましい。そして、金属端子部の被挟持部が、検出素子と絶縁保護体との間にて挟持されることで変形することから、このような金属端子は、検出素子と絶縁保護体との隙間間隔に寸法誤差が生じた場合でも、個別に独立して被挟持部が変形することにより検出素子の電極端子部と接触することができる。これにより、金属端子と検出素子の電極端子部との接触不良が発生し難くなる。
【００１７】
よって、本発明（請求項１）のセンサの端子接続構造体によれば、寸法誤差等の要因により、同一検出素子における絶縁保護体との間隔が、金属端子が配置される位置毎にそれぞれ異なる場合でも、金属端子と検出素子の電極端子部との電気的接続を確実に維持することができる。
また、本発明のセンサの端子接続構造体によれば、金属端子の被挟持部が、検出素子に形成される電極端子部のみに接触するのではなく、電極端子部および電極端子部が形成されていない検出素子本体（本体表面）との両者に接触するように離間してそれぞれ形成されることにより、検出素子に対してより大きな付勢力を発生することが出来る。これにより、金属端子（被挟持部）は、より強固に検出素子を保持することが可能となり、検出素子を保持するための部材をセンサ内部から省略することができ、センサの内部構造を簡略化することができる。
【００１８】
そして、金属端子における弾性力を有する被挟持部としては様々な形状が考えられるが、例えば、請求項３に記載のように、被挟持部が、波状形状に形成されており、この波状形状の振幅方向の面が検出素子の電極端子部に接触するとよい。つまり、被挟持部のうち波状形状の振幅方向に変位する面が検出素子の電極端子部に接触するように、センサの端子接続構造体を構成するのである。
【００１９】
このように、波状形状の振幅方向に変位する面が検出素子の電極端子部に接触するように形成された金属端子の被挟持部は、検出素子と絶縁保護体との間にて挟持されることにより、波形の振幅方向（波形の高低差方向）への圧縮変形が可能となる。
【００２０】
また、金属端子の被挟持部がこのような波形形状に形成されることにより、波形の複数の頂点部分で検出素子の電極端子部に接触することが可能となる。このように、金属端子の被挟持部が少なくとも１箇所で検出素子の電極端子部と接触することにより、センサの設置環境における温度変化（熱サイクル）の繰り返しに伴って金属端子が膨張・収縮を繰り返した場合に、全ての接触箇所において電極端子部が削り取られることは起こり難い。このため、温度変化による金属端子の膨張・収縮が繰り返された場合でも、金属端子がいずれかの接触箇所で検出素子の電極端子部と接触することができるため、接触不良が発生し難くなり、金属端子と検出素子の電極端子部との電気的接続を確実に維持することができる。
【００２１】
よって、本発明（請求項３）のセンサの端子接続構造体によれば、同一検出素子における絶縁保護体との間隔が金属端子が配置される位置毎にそれぞれ異なる場合や、センサの設置環境における温度変化の繰り返しに伴って金属端子の膨張・収縮が繰り返された場合でも、金属端子と検出素子の電極端子部との接触不良が発生し難くなり、電気的接続を確実に維持することができる。
【００２２】
また、上述（請求項２または請求項３）のセンサの端子接続構造体における金属端子は、請求項４に記載のように、被挟持部が、電極端子部に接触する部分の弾性力が、検出素子の表面に接触する部分の弾性力よりも小さくなるように形成すると良い。
【００２３】
つまり、金属端子の被挟持部が検出素子に形成される電極端子部のみに接触するのではなく、電極端子部および検出素子本体（本体表面）と接触するように被挟持部を形成することにより、被挟持部は、より広い範囲で検出素子と接触でき、検出素子と絶縁保護体との間にて挟持されることにより、検出素子に対してより大きな付勢力を発生することが出来る。これにより、金属端子（被挟持部）は、より強固に検出素子を保持することが可能となり、検出素子を保持するための部材をセンサ内部から省略することができ、センサの内部構造を簡略化することができる。
【００２４】
一方、金属端子が検出素子の電極端子部に対して付勢される付勢力が過剰に大きくなると、電極端子部がこの付勢力に耐えることができず、電極端子部が削り取られる虞がある。そのため、金属端子の被挟持部のうち、電極端子部に接触する部分の弾性力が、検出素子本体（本体表面）に接触する部分の弾性力よりも小さくなるように形成した被挟持部であれば、被挟持部が検出素子と絶縁保護体との間にて挟持されたときに付勢力が過大となって電極端子部が削り取られるのを防ぐことができると共に、検出素子本体に対する付勢力により検出素子を確実に保持することができる。
【００２５】
しかし、金属端子の被挟持部のうち電極端子部に接触する部分の弾性力が過度に小さくなると、被挟持部が電極端子部に接触できなくなるおそれがある。そのため、被挟持部のうち電極端子部に接触する部分の弾性力は、少なくとも被挟持部と電極端子部とが接触可能な範囲に設定するとよく、これにより、金属端子の被挟持部は、電極端子部との電気的接続を維持することができる。
【００２６】
よって、本発明（請求項４）のセンサの端子接続構造体によれば、金属端子と検出素子の電極端子部との電気的接続を維持することができると共に、検出素子が保持可能となることでセンサの内部構造を簡略化することができる。なお、被挟持部が波形形状に形成された金属端子においては、例えば、波と波との頂点間隔を変化させることや波の振幅を変化させること等により、被挟持部のうち、電極端子部に接触する部分と検出素子本体（本体表面）に接触する部分との弾性力に差をもたせることができる。
【００２７】
そして、上述（請求項１から請求項４のいずれか）のセンサの端子接続構造体は、請求項５に記載のように、ホールド部材が、検出素子と共に金属端子を挟持した一対の絶縁保護体の周囲を取り囲む内孔を備える筒状に形成され、内孔を縮小するように加締められることで絶縁保護体を保持するとよい。
【００２８】
このようなホールド部材を備えたセンサの端子接続構造体は、ホールド部材の少なくとも一部を内孔の径方向内側の距離が縮小するように、加締めることで一対の絶縁保護体を挟持する構造であるが、金属端子の被挟持部が検出素子と絶縁保護体との間にて挟持されて圧縮変形（弾性変形）することから、ホールド部材の上記加締め作業において加締め部分の寸法や加締め力などを厳密に管理しなくとも、絶縁保護体と検出素子との間にて被挟持部は良好に挟持されることになる。つまり、金属端子の被挟持部は、検出素子と絶縁保護体との間にて挟持されることで自身が弾性変形して検出素子の電極端子部と接触することから、金属端子と電極端子部とを接触させる付勢力をホールド部材にのみ依存させることが無く、絶縁保護体の周囲に配置されるホールド部材の加締め作業における加締め部分の寸法や加締め力などの作業条件の許容範囲が広くなる。また、金属端子が弾性変形することにより、加締められたホールド部材から検出素子に対して作用する挟持力が過大となるのを防ぐことができ、検出素子が挟持力により潰されて破損してしまうのを防ぐことができる。さらに、ホールド部材は、筒状を呈し、絶縁保護体の周囲に配置されるので、絶縁保護体を安定して保持することができる。
【００２９】
したがって、本発明（請求項５）のセンサの端子接続構造体によれば、金属端子の被挟持部が圧縮変形する範囲においては、各部材の寸法精度を厳密に要求することなく組み付けが可能となるとともに、組み立て作業が容易に実行可能となる。
【００３０】
また、上述（請求項１から請求項５のいずれか）のセンサの端子接続構造体は、請求項６に記載のように、検出素子が、測定対象となるガス中の被検出成分を検出するためのガス検出素子であるとよい。つまり、ガスセンサに備えられるガス検出素子には、高温環境下に配置されることで検出素子としての特性を示すものがあり、このようなガス検出素子は、ガスセンサの使用時と未使用時における温度差が大きいため、金属端子の膨張・収縮が繰り返されることで、ガス検出素子に形成された電極端子部が削り取られ易い。
【００３１】
よって、このようなガスセンサにおいて上述したセンサの端子接続構造体を使用することにより、温度変化の影響によりすべての接触部分における電極端子部が削り取られるのを防ぐことができ、金属端子と検出素子の電極端子部との電気的接続を維持することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のセンサの端子接続構造を適用したセンサの実施例を図面と共に説明する。なお、本実施例ではガスセンサの一種であり、測定対象となるガス（排ガス）中の酸素濃度を検出する検出素子が組み付けられると共に、内燃機関の排気管に装着される酸素センサについて説明する。図１は、本実施例の酸素センサ２の全体構成を示す断面図である。
【００３３】
図１に示すように、酸素センサ２は、排気管に固定するためのネジ部１０２ａが外表面に形成された筒状の主体金具１０２と、主体金具１０２の筒内に挿入されて先端側（図中下方）が測定対象となる排ガスに向けられ、酸素イオン伝導性固体電解質体からなり検出部４ａが形成された酸素濃淡電池素子や検出部４ａの早期活性化を目的としたセラミックヒータが積層されて構成されると共に、軸線方向に延びる板状形状をなす検出素子４と、検出素子４を保持するために主体金具１０２の筒内先端側から順に積層されるセラミックホルダ１０６、タルク粉末１０８、セラミックスリーブ１１０とを備えている。
【００３４】
この内、セラミックホルダ１０６およびセラミックスリーブ１１０は、外観が略円筒状を呈し、検出素子４の断面形状に沿った略長方形状の挿通孔が中心軸に沿って穿設されており、検出素子４はこれら挿通孔を介して保持される。
更に、セラミックスリーブ１１０は上部中央が上方に突出することにより突出部１１０ａが形成され、検出素子４は、この突出部１１０ａの上端から更に後方側（図１における上方）に突出した状態で保持される。そして、セラミックスリーブ１１０の突出部１１０ａ周囲の端面上には、加締リング１１２が配置され、主体金具１０２の後端側（図１における上方）を、加締リング１１２を介してセラミックスリーブ１１０側に加締めることにより、タルク粉末１０８が加圧充填され、この結果、検出素子４，セラミックホルダ１０６，セラミックスリーブ１１０が主体金具１０２に固定される。
【００３５】
一方、検出素子４の後端側（図１における上方）の表面には、後述する都合６個の電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５が形成され、各電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５は、リードフレーム１０を介してリード線１１６と電気的に接続されている。なお、リードフレーム１０は、リード線１１６と加締められて電気的に接続されており、特許請求の範囲に記載の「金属端子」に相当する。
【００３６】
また、主体金具１０２の後端側外周には、外筒１１８が溶接等により固定されており、リード線１１６は、この外筒１１８の後端側における開口部の内側に配置されたグロメット１２０を貫通して外部に引き出されている。そして、酸素センサ２は、このリード線１１６、リードフレーム１０を介して、検出素子４と外部との導通が図られる。
【００３７】
一方、主体金具１０２の先端側（図１における下方）外周には、検出素子４の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ４２ａ，４２ｂが溶接等によって取り付けられている。
ここで、検出素子４の構造について説明する。検出素子４は、図２（ａ）に示すように、長方形状の軸断面を有した軸線方向に延びる板状形状に形成されている。尚、図２では、検出素子４の構成を説明するために、実際よりも軸線方向の長さを短くした模式図として記載している。
【００３８】
そして、検出素子４は、それぞれ軸線方向に延びる板状形状に形成された酸素濃淡電池素子２０や、酸素濃淡電池素子２０の検出部４ａを活性化させるためのヒータ２２などが積層されて形成されている。このとき、酸素濃淡電池素子２０とヒータ２２とは、セラミック層４０（例えば、ジルコニア系セラミック層やアルミナ系セラミック層）を介して互いに接合される。尚、酸素濃淡電池素子２０は、例えば、ジルコニア等を主体とする酸素イオン伝導性固体電解質体により形成されている。また、ヒータ２２は、例えば、導電性セラミックからなる抵抗発熱体パターンをアルミナなどのセラミック基体中に埋設した公知のセラミックヒータから形成されている。
【００３９】
そして、検出素子４の軸線方向の先端側（図２における左方）のうち、酸素濃淡電池素子２０には、検出部４ａが備えられており、検出部４ａは、一対の多孔質電極（図２では図示省略）とその間に挟まれる固体電解質体とで形成される。一方、検出素子４の軸線方向の先端側（図２における左方）のうち、ヒータ２２には、抵抗発熱体パターン（図２では図示省略）が備えられており、抵抗発熱体パターンは、検出部４ａを活性化温度に維持するために備えられている。
【００４０】
また、検出素子４の軸線方向の後端側（図２における右方）には、６個の電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５が設けられており、この６個の電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５は、例えば酸素濃淡電池素子（検知部）を構成する一対の多孔質電極、酸素ポンピング電極、ヒータ２２に対してそれぞれ導通するものである。
【００４１】
そして、図２（ｂ）に、図２（ａ）における検出素子４を右側面（Ａ方向）から見た側面図を示す。なお、これらの電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５と、検出素子４の内部に備えられる多孔質電極や抵抗発熱体パターンなどとの電気的接続は、検出素子４を厚さ方向に横切る貫通孔であるビアを介して実現されている。
【００４２】
そして、電極端子部３０，３１，３２は、検出素子４における酸素濃淡電池素子２０が備えられる面の後端側に間隔をあけて形成されており、電極端子部３３，３４，３５は、検出素子４におけるヒータ２２が備えられる面の後端側に間隔をあけて形成されている。
【００４３】
このように構成された検出素子４は、前述したように、図１に示す酸素センサ２において、先端側（図１における下方）の検出部４ａが、排気管に固定される主体金具１０２の先端より突出した状態で、この主体金具１０２の内部に固定される。また、主体金具１０２の内部に固定された検出素子４の後端側（図１における上方）には、コンタクト部材１２９が配置される。尚、このコンタクト部材１２９は、検出素子４の後端側の表面に形成される電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５の周囲に配置されている。
【００４４】
ここで、コンタクト部材１２９について説明する。なお、コンタクト部材１２９は、特許請求の範囲に記載の「センサ端子接続構造体」に相当するものであり、図３（ｄ）に、図１における上方向からコンタクト部材１２９を見たときの平面図を表す。
【００４５】
図３（ｄ）に示すように、コンタクト部材１２９は、６個のリードフレーム１０、一対の絶縁性ハウジング１３２、および筒状固定部材１３６から構成されている。
このうち、リードフレーム１０は、図３（ｃ）に示すように、全体の外観が略Ｌ字状を呈するように形成されている。即ち、リードフレーム１０は、フレーム本体１２と、フレーム本体１２の一端側が折り曲げられて形成された折曲部１４と、フレーム本体１２の折曲部１４側に形成された波状部分１６とを備える。また、リードフレーム１０は、例えば、高温に繰り返し晒されても、弾性（バネ弾性）を保持可能な周知のインコネルやステンレス鋼等にて形成されている。
【００４６】
そして、波状部分１６は波形形状に形成されており、リードフレーム１０を検出素子４と絶縁性ハウジング１３２との間に配置することで、この波状部分１６は、検出素子４と一対の絶縁性ハウジング１３２との間に挟持されて、波状形状の振幅方向に圧縮変形するように構成されている。つまり、リードフレーム１０を検出素子４と一対の絶縁性ハウジング１３２との間に装着し、絶縁性ハウジング１３２の周囲に筒状固定部材１３６を装着することにより、この波状部分１６は圧縮変形しつつ、検出素子４の電極端子部に接触することになる。なお、波状部分１６は、特許請求の範囲に記載の「被挟持部」に相当する。
【００４７】
そして、絶縁性ハウジング１３２は、セラミックにて構成されると共に一対で備えられており、図３（ｂ）に示すように、電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５に接触するように検出素子４に積層されたリードフレーム１０を、その積層方向に挟持する。このように、検出素子４およびリードフレーム１０を挟持した一対の絶縁性ハウジング１３２は、その周囲に配置される筒状固定部材１３６により挟持される（図３（ｄ）参照）。なお、絶縁性ハウジング１３２は、特許請求の範囲に記載の「絶縁保護体」に相当する。
【００４８】
次に、筒状固定部材１３６は、金属製材料からなり、検出素子４との間でリードフレーム１０を挟持する一対の絶縁性ハウジング１３２を収容可能な内孔を備えた筒状に形成されている。図３（ａ）に、筒状固定部材１３６の軸方向平面図を示す。そして、図３（ａ）に示すように、コンタクト部材１２９を構成する前段階の筒状固定部材１３６は、その内孔の断面積が、コンタクト部材１２９を構成する時（図３（ｄ）参照）にくらべて大きく形成されている。なお、筒状固定部材１３６は、特許請求の範囲に記載の「ホールド部材」に相当する。
【００４９】
そして、コンタクト部材１２９は、次のような手順で組み立てられる。
まず、図３（ｂ）に示すように、検出素子４，リードフレーム１０および一対の絶縁性ハウジング１３２を積層する。そして、積層した検出素子４，リードフレーム１０および一対の絶縁性ハウジング１３２を、図３（ａ）に示す状態の筒状固定部材１３６における内孔に配置する。このあと、筒状固定部材１３６を図３（ｄ）に示す矢印のように（換言すれば、内孔の径方向内側の距離が縮小するように）加締めることで、内孔の面積を縮小させて、検出素子４，リードフレーム１０および一対の絶縁性ハウジング１３２を、筒状固定部材１３６の内面で挟持する。
【００５０】
このようにして、リードフレーム１０、一対の絶縁性ハウジング１３２および筒状固定部材１３６によりコンタクト部材１２９が構成され、検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５の周囲にコンタクト部材１２９が配置されることになる。
【００５１】
そして、図３（ｄ）におけるＢ−Ｂ断面部分に相当する断面図を、図３（ｅ）に示す。このとき、リードフレーム１０は、波状部分１６が絶縁性ハウジング１３２と検出素子４との間に挟持され、折曲部１４が絶縁性ハウジング１３２の先端面に掛止するとともに、波状部分１６が検出素子４の電極端子部３１，３４に圧縮変形しつつ接触し、さらに、フレーム本体１２の折曲部１４とは反対側の端部（図３（ｅ）の上方）が絶縁性ハウジング１３２から突出する状態で配置される。
【００５２】
このように、リードフレーム１０、検出素子４、絶縁性ハウジング１３２および筒状固定部材１３６が一体に組み付けられることにより、検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５が、それぞれ対応するリードフレーム１０の波状部分１６に当接することになる。つまり、筒状固定部材１３６の加締めにより、絶縁性ハウジング１３２が、検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５に対して金属端子としてのリードフレーム１０を付勢することで、電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５とリードフレーム１０との電気的接続を図っている。
【００５３】
ここで、リードフレーム１０、検出素子４および絶縁性ハウジング１３２が一体に組み付けられた時の、リードフレーム１０の波状部分１６および検出素子４の電極端子部３４が当接する部分の拡大図を図３（ｆ）に示す。なお、図３（ｆ）では、絶縁性ハウジング１３２および筒状固定部材１３６の図示を省略している。
【００５４】
図３（ｆ）に示すように、リードフレーム１０の波状部分１６は、検出素子４の電極端子部３４に当接する第１波状部分１６ａと、検出素子４の本体表面に当接する第２波状部分１６ｂとから構成されている。この第１波状部分１６ａおよび第２波状部分１６ｂは、それぞれ異なる波形形状に形成されており、第１波状部分１６ａの有する弾性力は、第２波状部分１６ｂの有する弾性力よりも小さくなるよう形成されている。
【００５５】
そして、波状部分１６は、検出素子４および絶縁性ハウジング１３２との間に挟持されて弾性変形することにより、第１波状部分１６ａが電極端子部３４に当接し、第２波状部分１６ｂが検出素子４の本体表面に当接する。この結果、第１波状部分１６ａが電極端子部３４と電気的に接続され、第２波状部分１６ｂが検出素子４を保持することになる。
【００５６】
なお、第１波状部分１６ａは、その弾性力が、少なくとも第１波状部分１６ａと電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５とが接触可能な大きさに設定されており、リードフレーム１０と電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５との電気的接続を維持している。また、第１波状部分１６ａは、３つの波形の頂点部分において、電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５と当接している。
【００５７】
そして、第２波状部分１６ｂによる検出素子４の保持は、一対のリードフレーム１０の各第２波状部分１６ｂが、弾性力により絶縁性ハウジング１３２の内面および検出素子４の表面に対して付勢力を発生し、検出素子４を挟持することで実現される。これにより、検出素子４に対して、コンタクト部材１２９が固定される。
【００５８】
そして、酸素センサ２では、図１に示すように、コンタクト部材１２９から突出したリードフレーム１０のフレーム本体１２の端部（図１における上方）に、リード線１１６が溶接ないし加締めにより固定される。つまり、酸素センサ２では、リード線１１６およびリードフレーム１０を介して、検出素子４と外部（外部回路）との導通を図ることができる。
【００５９】
以上、説明したように、本実施例の酸素センサ２に備えられるコンタクト部材１２９では、リードフレーム１０（波状部分１６）を検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５に向けて付勢する付勢力が、絶縁性ハウジング１３２を保持する筒状固定部材１３６の弾性力から与えられる付勢力だけで生じるのではなく、リードフレーム１０の波状部分１６自身が圧縮変形することで発生する弾性力によっても発生する。そして、リードフレーム１０の波状部分１６は、検出素子４と一対の絶縁性ハウジング１３２との間にて挟持されて弾性力を発揮する範囲内で形状が変化する（弾性変形する）ことから、検出素子４と絶縁性ハウジング１３２との隙間間隔に寸法誤差が生じた場合でも、個別に独立して弾性変形することにより電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５と接触することができ、リードフレーム１０と電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５との接触不良が発生し難くなる。
【００６０】
また、本実施例のコンタクト部材１２９は、筒状固定部材１３６を加締めることで一対の絶縁性ハウジング１３２を挟持する構造であるが、リードフレーム１０の波状部分１６が検出素子４と絶縁性ハウジング１３２との間にて挟持されて弾性変形することから、筒状固定部材１３６の上記加締め作業において加締め部分の寸法や加締め力などを厳密に管理しなくとも、検出素子４と絶縁性ハウジング１３２との間にて波状部分１６は良好に挟持されることになる。つまり、リードフレーム１０の波状部分１６は、検出素子４と絶縁性ハウジング１３２との間にて挟持されることで自身が弾性変形して検出素子４の電極端子部と接触することから、各リードフレーム１０と電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５とを接触させる付勢力を筒状固定部材１３６にのみ依存させることがなく、絶縁性ハウジング１３２の周囲に配置される筒状固定部材１３６の加締め作業における加締め部分の寸法や加締め力などの作業条件の許容範囲が広くなり、加締め作業が容易に実行可能となる。
【００６１】
よって、本実施例のコンタクト部材１２９によれば、寸法誤差等の要因により、同一検出素子における絶縁性ハウジング１３２との間隔が、複数の電極端子部毎にそれぞれ異なる場合でも、各リードフレーム１０と電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５との電気的接続を確実に維持することができる。また、リードフレーム１０の波状部分１６が弾性変形する範囲においては、各部材の寸法精度を厳密に要求することなく組み付けが可能となるとともに、コンタクト部材１２９の組み立て作業が容易に実行可能となる。
【００６２】
また、リードフレーム１０は、波状部分１６における波形の複数の頂点部分（振幅方向の面）で電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５に接触することが可能となる。このため、酸素センサ２の使用時と不使用時において温度差が生じて、リードフレーム１０の膨張・収縮が繰り返された場合でも、リードフレーム１０がいずれかの接触箇所で電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５と接触することができる。
【００６３】
また、リードフレーム１０の波状部分１６は、第１波状部分１６ａが電極端子部に接触すると共に、第２波状部分１６ｂが検出素子本体と接触することから、リードフレーム１０は、より広い範囲で検出素子４と接触でき、大きな付勢力を発生できるため、強固に検出素子４を保持することが可能となる。
【００６４】
さらに、第１波状部分１６ａは、第２波状部分１６ｂより弾性力が小さいことから、検出素子の電極端子部に対する付勢力が過大となることがないため、電極端子部が過剰な付勢力により削り取られるのを防ぐことができる。また、第１波状部分１６ａは、その弾性力が、少なくとも第１波状部分１６ａと電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５とが接触可能な大きさに設定されており、リードフレーム１０と電極端子部３０，３１，３２，３３，３４，３５との電気的接続を維持することができる。
【００６５】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、金属端子（リードフレーム）としては、図４に示すような態様の金属端子を用いても良い。
【００６６】
まず、図４（ａ）に示す第２リードフレーム１０ａは、上述したリードフレーム１０に加えて、平板部材１８を備えて構成されている。そして、コンタクト部材を形成する際には、第２リードフレーム１０ａは、図４（ｂ）に示すように、平板部材１８が検出素子４の電極端子部３０に接触するように配置される。これにより、電極端子部３０と第２リードフレーム１０ａとの接触面積が大きくなると共に、電極端子部が削り取られるのを防ぐことができる。
【００６７】
また、図４（ｃ）に示す第３リードフレーム１０ｂは、波状部分１６を備えると共に、フレーム本体１２の端部が折り曲げ加工されて、平板部１８ａを形成している。そして、コンタクト部材を形成する際には、第３リードフレーム１０ｂは、図４（ｄ）に示すように、平板部１８ａが検出素子４の電極端子部３０に接触するように配置される。つまり、第３リードフレーム１０ｂは、平板部１８ａがフレーム本体１２と波状部分１６とが一体に形成されている。
【００６８】
次に、図４（ｅ）に示す第４リードフレーム１０ｃは、第３リードフレームと同様に平板部１８ａがフレーム本体１２および波状部分１６と一体に形成されると共に、折曲部１４を備えている。そして、コンタクト部材を形成する際には、第４リードフレーム１０ｃは、図４（ｆ）に示すように、平板部１８ａが検出素子４の電極端子部３０に接触するように配置される。
【００６９】
さらに、図４（ｇ）に示す第５リードフレーム１０ｄは、平板部１８ａが、第１弾性連結部１６ｃと第２弾性連結部１６ｄとの間に形成されている。
そして、コンタクト部材を形成する際には、第５リードフレーム１０ｄは、図４（ｈ）に示すように、第１弾性連結部１６ｃと第２弾性連結部１６ｄとが弾性変形することで、平板部１８ａが検出素子４の電極端子部３０に接触するように配置される。
【００７０】
また、例えば、検出素子は電極端子部の個数が６個のものに限ることはなく、図２（ｃ）に示すような電極端子部を５個備えた検出素子５においても、本発明のセンサの端子接続構造（コンタクト部材）を適用することが出来る。なお、図２（ｃ）は、検出素子５を、後端部側から見たときの外観図を示している。
【００７１】
なお、この検出素子５に適用する場合には、図２（ｃ）における上面の電極端子部３０，３１，３２に対応する金属端子（リードフレーム）の各幅の合計寸法と、下面の電極端子部３３，３４に対応する金属端子（リードフレーム）の各幅の合計寸法が等しくなるようにするとよい。これにより、検出素子５の上面および下面に対する付勢力のバランスを取ることができ、一部の電極端子部に対して過剰な付勢力が印加されるのを避けることができ、電極端子部が削り取られるのを防ぐことが出来る。
【００７２】
また、筒状固定部材１３６の代わりに、略環状に形成された第２筒状固定金具１３３ａを用いてもよく、図５（ａ）および図５（ｂ）に、第２筒状固定金具１３３ａを用いた第２コンタクト部材１３０ａを示す。なお、図５（ａ）は第２コンタクト部材１３０ａの平面図であり、図５（ｂ）は第２コンタクト部材１３０ａの組立て方法の説明図である。
【００７３】
この第２コンタクト部材１３０ａは、次の様な手順で構成される。
まず、第２筒状固定金具１３３ａに対して、図５（ｂ）に示す矢印Ｄ方向の外力を印加して断面形状を弾性変形することで、矢印Ｗで示す第２筒状固定金具１３３ａの内径を拡大させる。そして、内径が拡大した方向が積層方向とするように一対の絶縁性ハウジング１３２，リードフレーム１０および検出素子４を、第２筒状固定金具１３３ａの内孔に配置する。このあと、第２筒状固定金具１３３ａへの外力の印加を停止し、第２筒状固定金具１３３ａそのものが有する弾性により第２筒状固定金具１３３ａの形状が元に戻り、矢印Ｗで示す内径が縮小することで、一対の絶縁性ハウジング１３２が第２筒状固定金具１３３ａの内面に挟持される。このようにして、第２コンタクト部材１３０ａが形成される。
【００７４】
なお、第２コンタクト部材１３０ａにおいては、第２筒状固定金具１３３ａの内面のうち、絶縁性ハウジング１３２を挟持する部分の内径が、リードフレーム１０，検出素子４および一対の絶縁性ハウジング１３２の積層方向の寸法よりも、わずかに小さい寸法となるように形成されている。これにより、第２筒状固定金具１３３ａは、その内面で一対の絶縁性ハウジング１３２，リードフレーム１０および検出素子４を挟持することが可能となる。
【００７５】
また、筒状固定部材１３６を加締める際の加締め方法としては、熱加締めを用いても良い。さらに、筒状固定部材１３６、第２筒状固定金具１３３ａに代わり、板状の金属材料を、一辺を欠いた六角形の断面形状となるように加工して、断面のうち削除された一辺に相当する開口部分の間隔が拡大・縮小するよう弾性変形可能に構成される固定金具を絶縁性ハウジングの周囲に配しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のセンサの端子接続構造を適用した実施例の酸素センサの全体構成を示す断面図である。
【図２】  検出素子の説明図である。
【図３】  （ａ）は筒状固定部材の平面図であり、（ｂ）は積層された状態のリードフレーム，検出素子および絶縁性ハウジングを示す平面図であり、（ｃ）はリードフレームの外観図であり、（ｄ）はコンタクト部材の平面図であり、（ｅ）は（ｄ）のコンタクト部材におけるＢ−Ｂ面における断面図であり、（ｆ）はリードフレームの波状部分および検出素子の電極端子部が当接する部分の拡大図である。
【図４】  他の態様のリードフレームの説明図である。
【図５】  （ａ）は第２コンタクト部材の平面図であり、（ｂ）は第２コンタクト部材の組立て方法の説明図である。
【図６】  （ａ）は従来の第１コンタクト部材の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の第１コンタクト部材におけるＣ−Ｃ面の断面図であり、（ｃ）は従来のリードフレームの外形図である。
【符号の説明】
２…酸素センサ、４…検出素子、１０…リードフレーム、１２…フレーム本体、１４…折曲部、１６…波状部分、３０、３１，３２，３３，３４，３５…電極端子部、１２９…コンタクト部材、１３２…絶縁性ハウジング、１３６…筒状固定部材。
【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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