[0001]技术领域
[0002]本发明涉及具备对被检测气体的浓度进行检测的传感器元件的气体传感器。
[0003]背景技术
[0004]作为对汽车等的废气中的氧、NO x 的浓度进行检测的气体传感器，已知一种具有使用了固体电解质的传感器元件的气体传感器。
[0005]作为这种气体传感器，使用如下的气体传感器：在板状的传感器元件的后端侧设置电极垫，并且以包围传感器元件的后端侧的径向外侧的方式配置分隔件(绝缘构件)，在该分隔件的插通孔保持端子配件(专利文献1、2)。端子配件与传感器元件的电极垫电连接，并且端子配件的后端侧与引线铆接连接，来自传感器元件的传感器输出信号经由引线被取出到外部。另外，引线穿过配置于气体传感器的后端侧的橡胶制的索环而被拉出到外部。
[0006]在此，在专利文献1的气体传感器中，在端子配件的前端设置有作为防脱件的卡定部21f。并且，在拉出到气体传感器的外部的引线在气体传感器的使用时被牵拉到后端侧时，卡定部的第二后端朝向面304与分隔件的前端朝向面抵接而防止端子配件向后端侧的脱出。
[0007]另外，在专利文献2的气体传感器中，在端子配件的轴线方向中央附近设置有作为防脱件的切起部121。并且，该切起部121在设于分隔件的插通孔的搁板部的内部向径向扩径而与搁板部抵接，防止端子配件向前端侧的脱出。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2018-132407号公报(图3、图7)
[0011]专利文献2：中国专利公告CN105467075号(图12、图13)
[0012]发明内容
[0013]发明所要解决的课题
[0014]但是，在专利文献1、2的气体传感器的情况下，难以可靠地防止端子配件向前端侧和后端侧双方的脱出。例如，在专利文献2的气体传感器的情况下，端子配件容易向后端侧脱出。
[0015]另一方面，专利文献1的气体传感器是从分隔件的后端侧插入端子配件的气体传感器。因此，使卡定部21f在径向上弯曲(挠曲)以通过分隔件的插通孔的切口，当卡定部21f超过了分隔件的切口时，卡定部21f弹性地恢复，板面倾斜地朝向分隔件的插通孔。
[0016]但是，如果过度地弯曲卡定部21f，则会发生塑性变形，因此卡定部21f的弯曲量、进而恢复量也不能较大地取得，卡定部21f接近切口。因此，当端子配件晃动时，存在卡定部21f进入切口而脱落并向后端侧脱出的可能。
[0017]并且，当端子配件相对于分隔件向前端侧和后端侧中的任一侧脱出时，端子配件与电极垫的接点发生偏移而电连接的可靠性降低。
[0018]因此，本发明的目的在于提供一种气体传感器，可靠地抑制端子配件向前端侧和后端侧的脱出，使端子配件与电极垫的电连接的可靠性提高。
[0019]用于解决课题的技术方案
[0020]为了解决上述课题，本发明的气体传感器具备：传感器元件，在轴线方向上延伸，在前端侧具有检测部，并且在后端侧的外表面具有电极垫；端子配件，在所述轴线方向上延伸，并与所述电极垫电连接；及筒状的分隔件，具有沿着所述轴线方向延伸的插通孔，在该插通孔的内部收容所述端子配件，并且所述分隔件包围所述传感器元件的所述电极垫，所述气体传感器的特征在于，所述端子配件具有：板状的主体部，在所述轴线方向上延伸，支撑于所述插通孔的内部，并具有主面；第一卡定部，与所述主体部连接，并且能够突出于所述主面外或没入所述主面内；及第二卡定部，配置于比所述第一卡定部靠前端侧处，与所述主体部连接，并且与所述主面齐平地向所述主体部的主面方向突出，所述分隔件还具有：搁板部，与所述插通孔连通，并具有第一后端朝向面；及第一前端朝向面，与所述插通孔连通，并比所述第一后端朝向面靠前端侧，所述第一卡定部的后端侧与所述主体部连接并且前端侧不受约束地突出于所述主面外或没入所述主面内，所述第一卡定部的前端与所述第一后端朝向面相对，并且，在所述主面方向上，所述插通孔中的逐个保持所述端子配件的保持孔的最大开口宽度W2与配置所述第二卡定部的部位处的所述端子配件的最大宽度W1满足W2＜W1的关系。
[0021]根据该气体传感器，由于第一卡定部的前端侧不受约束，所以被插通孔的壁面按压而向主面的内侧收缩，因此能够使端子配件从分隔件的前端侧通过。因此，能够使第二卡定部与主体部的主面齐平地连接，例如，不需要如从分隔件的后端侧插入端子配件的情况那样使第二卡定部在径向上挠曲。
[0022]由此，最大宽度W1不会由于第二卡定部过度挠曲并发生塑性变形而减小，由此能够可靠地满足W2＜W1的关系。这样一来，即使端子配件在保持孔的内部在主面方向上晃动，也能够抑制第二卡定部从分隔件的第一前端朝向面脱落而进入保持孔的情况，从而能够可靠地抑制端子配件向后端侧的脱出。
[0023]另外，由于第一卡定部的前端侧成为自由端而以绕后端侧扩张的方式突出于主面外或没入主面内，因此能够较大地取得前端侧的移动量(转动量)，进而能够增大在搁板部周围的空间内的第一卡定部从主面的突出量。由此，即使端子配件在分隔件的内部晃动，也能够抑制第一卡定部从搁板部脱落而向前端侧脱出的情况。
[0024]也可以是，本发明的气体传感器具有多个所述端子配件，在观察与所述轴线方向垂直的截面时，隔着所述传感器元件而相对的两个所述端子配件各自的所述第一卡定部向径向外侧突出。
[0025]根据该气体传感器，与使各第一卡定部向径向内侧突出的情况相比，各第一卡定部朝向隔着传感器元件向径向的相反侧远离的方向，因此能够抑制第一卡定部21d彼此、端子配件21的压接端子部21c接触的情况。
[0026]也可以是，本发明的气体传感器具有多个所述端子配件，所述第二卡定部仅形成于所述主体部中的朝向所述分隔件的径向外侧的宽度方向上的一端。
[0027]根据该气体传感器，能够避免在相邻的端子配件之间各第二卡定部相向而接近的情况，由此能够抑制各第二卡定部接触而发生短路的情况。
[0028]发明效果
[0029]根据本发明，能够得到一种气体传感器，可靠地抑制端子配件向前端侧和后端侧的脱出，使端子配件与电极垫的电连接的可靠性提高。
[0030]附图说明
[0031]图1是本发明的实施方式所涉及的气体传感器的沿着长度方向的剖视图。
[0032]图2是传感器元件的立体图。
[0033]图3是端子配件的立体图。
[0034]图4是从前端侧观察到的分隔件的仰视图。
[0035]图5是沿着图4的A-A线的分隔件的轴线方向的剖视图。
[0036]图6是从前端侧观察到的分隔件的仰视立体图。
[0037]图7是表示保持孔和端子配件的各部位的宽度的图。
[0038]图8是表示端子配件的变形例的立体图。
[0039]具体实施方式
[0040]以下，对本发明的实施方式进行说明。
[0041]图1是本发明的实施方式所涉及的气体传感器(氧传感器)200的沿着长度方向的整体剖视图，图2是传感器元件10的立体图，图3是端子配件21的立体图，图4是从前端侧观察到的分隔件的仰视图。
[0042]该气体传感器200是对汽车、各种内燃机的废气中的氧浓度进行检测的氧传感器。
[0043]在图1中，气体传感器200具备：筒状的主体配件138，在外表面形成有用于固定于排气管的螺纹部139；传感器元件10，呈在轴线O方向(气体传感器200的长度方向：图中上下方向)上延伸的板状形状；筒状的陶瓷套筒106，配置成包围传感器元件10的径向周围；陶瓷制筒状的分隔件166，以在沿轴线方向贯通的插通孔166h的前端侧的内部包围传感器元件10的后端部的周围的状态配置；及四个端子配件21(在图1中仅图示了两个)，配置在传感器元件10与分隔件166之间。
[0044]另外，传感器元件10的前端的气体检测部10a被氧化铝等多孔保护层20覆盖(参照图2)。
[0045]主体配件138由不锈钢构成，并构成为具有在轴线方向上贯通的贯通孔154、且具有向贯通孔154的径向内侧突出的搁板部152的大致筒状形状。在该贯通孔154，以使传感器元件10的前端部比贯通孔154自身的前端突出的方式配置有该传感器元件10。而且，搁板部152形成为相对于与轴线方向垂直的平面具有倾斜的朝内的锥面。
[0046]另外，在主体配件138的贯通孔154的内部，以包围传感器元件10的径向周围的状态从前端侧到后端侧依次层叠有环状形状的氧化铝制的陶瓷保持件151、粉末填充层156(以下也称为滑石环)及上述的陶瓷套筒106。
[0047]另外，在陶瓷套筒106与主体配件138的后端部140之间配置有铆接密封件157。并且，主体配件138的后端部140以经由铆接密封件157将陶瓷套筒106向前端侧压贴的方式被铆接。
[0048]另一方面，如图1所示，在主体配件138的前端侧(图1中的下方)外周，通过焊接等而安装有覆盖传感器元件10的突出部分并且具有多个孔部的金属制(例如不锈钢等)的单层的保护件143。
[0049]并且，在主体配件138的后端侧外周固定有外筒144。另外，在外筒144的后端侧(图1中的上方)的开口部配置有橡胶制的索环170，该索环170形成有供分别与传感器元件10的四个端子配件21(在图1中仅示出两个)电连接的四根引线146(在图1中仅示出两根)插通的引线插通孔(未图示)。
[0050]另外，从外筒144的外侧对索环170进行铆接，由此索环170被保持于外筒144的内部。
[0051]另外，在比主体配件138的后端部140突出的传感器元件10的后端侧(图1中的上方)配置有分隔件166。另外，该分隔件166配置在形成于传感器元件10的后端侧的主面的共计四个电极垫11(在图1中仅示出两个)的周围。该分隔件166形成为具有在轴线方向上贯通的插通孔166h的筒状形状，并且具备从外表面向径向外侧突出的凸缘部167。凸缘部167经由保持构件169而与外筒144抵接，由此分隔件166保持于外筒144的内部。
[0052]如图2所示，传感器元件10呈在轴线O方向上延伸的板状，前端部10s成为对氧浓度进行检测的气体检测部10a，气体检测部10a被多孔保护层20覆盖。另外，传感器元件10自身是公知的结构，虽然未图示，但具备：气体检测部，具有氧离子透过性的固体电解质体和一对电极；及加热器部，对气体检测部进行加热而保持在恒定温度。
[0053]并且，在传感器元件10的一个主面的后端侧，在宽度W方向上排列有两个电极垫11，来自气体检测部10a的传感器输出信号经由引线部(未图示)从这些电极垫11输出。另外，在以与主面相对的方式设置的另一个主面的后端侧，也在宽度W方向上排列有两个电极垫11，经由引线部(未图示)向加热器部供给电力。
[0054]各电极垫11呈在轴线O方向上较长的矩形，例如能够形成为以Pt为主体的烧结体。
[0055]图3是端子配件21的立体图。另外，在本实施方式中，如后所述，气体传感器200具有四根端子配件21，如图4所示，这四根端子配件21在分隔件166内配置于成为矩形的各顶点的位置，相邻的端子配件21彼此呈线对称，对角线上的端子配件21彼此为相同形状。即，存在图3的端子配件21和在图3的右方向与其线对称的端子配件(相当于图4的右侧的端子配件21)这两种，各端子配件所具有的各构成部分实质上相同，因此仅对图3的端子配件21进行说明。
[0056]如图3所示，端子配件21一体地具备：板状的主体部21a，呈大致板状并在轴线O方向上延伸；前端部21b，从主体部21a的前端缘朝向后端折回；压接端子部21c，与主体部21a的后端连接；第一卡定部21d；及第二卡定部21e，配置于比第一卡定部21d靠前端侧处。
[0057]另外，在本例中，主体部21a具有：主面21m，成为前端部21b的折回面；及一对肋部21r1、21r2，从主面21m的宽度方向两端朝向前端部21b分别折弯成L字状。因此，主体部21a的与轴线O方向交叉的径向D上的截面呈“コ”字状。并且，各肋部21r1、21r2的前端向宽度方向外侧弹性地扩张而构成一对按压部21f。
[0058]但是，肋部21r1、21r2、按压部21f并不是必须的。另外，所谓主面21m，是指成为前端部21b的折回面的面。
[0059]在此，第一卡定部21d从主体部21a的主面21m朝向与前端部21b相反的一侧被切起，自身的后端21d2侧与主体部21a连接。并且，第一卡定部21d的前端21d1侧成为不被约束的自由端，能够以绕后端21d2侧转动的方式弹性地挠曲。
[0060]这样，第一卡定部21d在径向D上挠曲，能够比主面21m向径向D的外侧(与前端部21b相反的一侧)突出。更详细而言，第一卡定部21d在无负荷状态下向径向D外侧突出，在插通分隔件166的插通孔166h内时，被分隔件166的内壁按压而向径向D内侧弹性地挠曲，由此收缩成与主面21m成为大致齐平。
[0061]另外，在第一卡定部21d的前端21d1形成有第二前端朝向面302。
[0062]第二卡定部21e与主体部21a连接，并且从主体部21a的宽度方向的一端(图3的左侧)与主面21m齐平地向主面方向D(沿着主面21m的方向，在本例中为与径向相同的方向)突出延伸。
[0063]另外，在第二卡定部21e形成有第二后端朝向面304。
[0064]压接端子部21c呈公知的筒状，通过在该筒内插入并压接使导线露出的引线146，由此与引线146电连接。
[0065]前端部21b的前端缘朝向后端折回而形成自由端。并且，前端部21b通过端子配件21自身的弹簧性(弹性)而被向电极垫11侧按压，从而在电极垫11与端子配件21之间得到可靠的电连接。
[0066]另外，端子配件21例如能够在将一张金属板(Inconel(注册商标)等)冲裁后，将前端部21b等折弯而制造，但并不限定于此。
[0067]图5表示沿着图4的A-A线的分隔件166的轴线O方向的剖视图，图6表示从前端侧观察到的分隔件166的仰视立体图。
[0068]另外，如图4所示，在分隔件166的中心，矩形的插通孔166h在轴线方向上贯通。并且，在该插通孔166h的矩形的各顶点的径向外侧，分别以矩形逐个保持端子配件21的四个保持孔166hs与插通孔166h一体地连通，从轴线O方向观察，插通孔166h整体形成为大致H字状。并且，四个端子配件21分别插入到位于插通孔166h的矩形的各顶点的各保持孔166hs的部位。
[0069]并且，如图5所示，在分隔件166形成有与插通孔166h连通并具有第一后端朝向面312的搁板部166a。
[0070]另外，如图6所示，在分隔件166，与插通孔166h连通而形成有第一前端朝向面314。
[0071]接着，对将端子配件21向分隔件166进行配置的方式进行说明。在本例中，将预先连接有引线146的端子配件21从分隔件166的前端侧插通于插通孔166h。
[0072]此时，第一卡定部21d的前端21d1侧被上述的保持孔166hs的壁面按压而突出于主面21m外或没入主面21m内并向径向D内侧弹性地挠曲，收缩成与主面21m成为大致齐平，因此能够抑制成为插通的阻碍的情况。另外，在本例中，第一卡定部21d的前端21d1侧通过向径向D内侧弹性地挠曲而向主面21m的内侧没入。
[0073]然后，如图5所示，当端子配件21向插通孔166h插通至预定的插通深度时，第一卡定部21d的前端21d1到达搁板部166a周围的空间，第一卡定部21d成为无负荷状态而向径向D外侧(主面21m的外侧)突出。
[0074]因此，当端子配件21被向前端侧牵拉而要脱出时，第一卡定部21d的第二前端朝向面302与分隔件166的第一后端朝向面312抵接而防止向前端侧的脱出。
[0075]另外，第一卡定部21d自身的后端21d2侧与主体部21a连接，前端21d1侧成为自由端而弹性地挠曲。因此，能够应用于从分隔件166的前端侧插入端子配件21的方式，其结果是，能够通过后述的第二卡定部21e可靠地抑制端子配件21向后端侧的脱出。
[0076]而且，由于第一卡定部21d的前端21d1侧成为自由端而以绕后端21d2侧转动的方式突出于主面21m外或没入主面21m内，因此能够较大地取得前端21d1侧的移动量(转动量)，进而能够增大在搁板部166a周围的空间内的第一卡定部21d从主面21m向外侧的突出量。由此，即使端子配件21在分隔件166的内部晃动，也能够抑制第一卡定部21d从搁板部166a脱落而向前端侧脱出的情况。
[0077]另外，如图6所示，当端子配件21向插通孔166h插通至预定的插通深度时，第二卡定部21e不能通过上述保持孔166hs，而是卡挂于分隔件166的第一前端朝向面314。
[0078]因此，当端子配件21被向后端侧牵拉而要脱出时，第二卡定部21e的第二后端朝向面304与分隔件166的第一前端朝向面314抵接而抑制向后端侧的脱出。
[0079]另外，在本例中，一对按压部21f在上述的保持孔166hs的内部向宽度方向外侧弹性地扩张而与孔的壁面抵接，因此能够抑制端子配件21在保持孔166hs的内部晃动的情况。
[0080]在此，如图7所示，在主面方向D上，保持孔166hs的最大开口宽度W2与配置第二卡定部21d的部位处的端子配件21的最大宽度W1满足W2＜W1的关系。
[0081]这样一来，即使端子配件21在保持孔166hs的内部在主面方向D上晃动，也能够抑制第二卡定部21d从分隔件166的第一前端朝向面314脱落而进入保持孔166hs的情况，从而能够可靠地抑制端子配件21向后端侧的脱出。
[0082]另外，如上所述，由于能够应用于从分隔件166的前端侧插入端子配件21的方式，因此能够使第二卡定部21e与主体部21a的主面21m齐平地连接。因此，不需要如从分隔件166的后端侧插入端子配件21的情况那样使第二卡定部21e在径向上挠曲。由此，最大宽度W1不会由于第二卡定部21e过度挠曲并塑性变形而减小，能够可靠地满足W2＜W1的关系，进而能够可靠地抑制向后端侧的脱离。
[0083]如上所述，由于通过第一卡定部21d和第二卡定部21e可靠地抑制端子配件21向前端侧和后端侧的脱离，所以能够提高端子配件21与电极垫11的电连接的可靠性。
[0084]另外，如图6所示，在本例中，具有多个(四个)端子配件21，各第二卡定部21e仅形成于主体部21的朝向分隔件166的径向外侧的宽度方向上的一端。
[0085]这样一来，能够避免在相邻的端子配件21之间各第二卡定部21e相向而接近的情况，由此能够抑制各第二卡定部21e接触而发生短路的情况。
[0086]本发明并不限定于上述实施方式，当然涉及包含在本发明的思想和范围内的各种变形和等同物。
[0087]例如，端子配件的形状、个数等并不限定于上述实施方式。分隔件的形状、分隔件的插通孔、搁板部的形状、个数等也不限定于上述实施方式。
[0088]例如，如图8所示，也可以不将第一卡定部221d从主体部221a的主面221m切起，而是从主体部221a的肋部221r2切起。在该情况下，第一卡定部221d的后端221d2侧与主体部21a的肋部221r2连接，前端221d1侧成为自由端而能够弹性地挠曲。
[0089]这样，第一卡定部221d在径向D上挠曲，能够比主体部21a的肋部221r2向径向D的外侧(与主面221m平行的方向)突出。
[0090]另外，在本例中，具有多个(四个)端子配件21，在观察与轴线方向垂直的(径向的)截面时，如图5所示，隔着传感器元件10相对的两个端子配件21各自的第一卡定部21d向径向外侧突出。
[0091]当使隔着传感器元件10相对的两个端子配件21各自的第一卡定部21d向径向内侧突出时，需要在分隔件166的径向的中心侧设置空隙以形成用于卡定第一卡定部21d的台阶部。但是，在该情况下，第一卡定部21d彼此、端子配件21的压接端子部21c有可能接触。
[0092]因此，当使各端子配件21各自的第一卡定部21d向径向外侧突出时，能够抑制上述的干涉。
[0093]而且，作为气体传感器的种类，除了氧传感器以外，还可举出全范围空燃比传感器和NO x 传感器等。
[0094]附图标记说明
[0095]10 传感器元件
[0096]10a 检测部
[0097]11 电极垫
[0098]21、221 端子配件
[0099]21a、221a主体部
[0100]21m、221m主面
[0101]21a、221d第一卡定部
[0102]21d1第一卡定部的前端
[0103]21d2第一卡定部的后端
[0104]21e 第二卡定部
[0105]166 分隔件
[0106]166a 搁板部
[0107]166h 插通孔
[0108]166hs保持孔
[0109]200 气体传感器
[0110]312 第一后端朝向面
[0111]314 第一前端朝向面
[0112]302 第二前端朝向面
[0113]304 第二后端朝向面
[0114]O 轴线
[0115]D径向(主面方向)
