氣體傳感器的制造方法
【專利摘要】提供一種氣體傳感器，該氣體傳感器能夠在外殼的內部可靠地固定以及保護陶瓷構件。氧傳感器（1）包括筒狀的檢測元件（6）、保持檢測元件（6）的主體金屬殼體（5）、與檢測元件（6）進行電連接的端子金屬部件（70）、從端子金屬部件（60）延伸并形成電流路徑的導線（18）、供導線（18）貫穿的分隔件（8）、包圍分隔件（8）的周圍的內筒（3）、配置于內筒（3）的筒孔內且供導線（18）貫穿的索環（9）、配置于內筒（3）的徑向外側的過濾器（7）、以及在與內筒（3）之間安裝有過濾器（7）的外筒（100）。分隔件（8）由檢測元件（6）與索環（9）夾持而被保持為與內筒（3）分離的狀態。
【專利說明】氣體傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及氧傳感器、HC傳感器，NOx傳感器等用于檢測成為測量對象的氣體中的被檢測成分的氣體傳感器。
【背景技術】
[0002]以往，眾所周知在金屬制的外殼的內側配置有檢測元件的氣體傳感器，該檢測元件在頂端形成有用于檢測被檢測成分的檢測部。在這樣的氣體傳感器中，在外殼的內部設置有陶瓷構件(所謂分隔件)，該陶瓷構件保持用于從檢測元件獲取檢測信號的導線。一直以來提出了各種將分隔件固定于外殼的內部的方法。
[0003]例如，在專利文獻I中公開了一種氣體傳感器，該氣體傳感器在保持金屬部件安裝在外殼與分隔件之間的狀態下，從外側將外殼彎邊來固定分隔件。在專利文獻2中公開了利用壓入到外殼的內部的保持金屬部件固定分隔件的氣體傳感器。在專利文獻3中公開了一種氣體傳感器，該氣體傳感器利用設置于外殼的內部的一對彈性構件(索環以及密封構件)在軸線方向上夾持并固定分隔件。
[0004]在先技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2010 - 276337號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2010 - 223750號公報
[0008]專利文獻3:日本特開2000 - 81412號公報
[0009]然而，在專利文獻1、2所公開的氣體傳感器中，在氣體傳感器中產生振動、沖擊時，存在產生保持金屬部件的位置偏移，進而產生分隔件的位置偏移的隱患。此外，由于使用用于固定分隔件的專用零件(換句話說，保持金屬部件)，因此存在對氣體傳感器的零件數量以及制造成本的減少、氣體傳感器的小型化等造成妨礙的隱患。另外，在專利文獻3所公開的氣體傳感器中，利用一對彈性構件夾持的分隔件的后端側僅利用包圍內筒構件的周圍的外筒構件保護。因此，在對氣體傳感器施加外壓時，存在分隔件容易破損的隱患。
【發明內容】
[0010]本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在于提供一種氣體傳感器，該氣體傳感器在外殼的內部可靠地固定以及保護陶瓷構件
[0011]本發明的一個方式的氣體傳感器的其特征在于，包括:檢測元件，其沿軸線方向延伸，呈朝向測量對象的頂端側封閉的筒狀，在該檢測元件自身的外周面設置有外側電極，在該檢測元件自身的內周面設置有內側電極；主體金屬殼體，其包圍上述檢測元件的周圍，并保持上述檢測元件；筒狀的端子金屬部件，其插入到上述檢測元件的筒孔內，且與上述檢測元件的上述內側電極進行電連接；導線，其連接于上述端子金屬部件，從上述端子金屬部件向后端側延伸并形成電流路徑；陶瓷構件，其配置于上述檢測元件的后端側，并且具有供上述端子金屬部件以及上述導線中的至少任一方貫穿的貫穿孔；內筒，其是包圍上述陶瓷構件的周圍的筒狀的金屬構件，該內筒的頂端側固定于上述主體金屬殼體的后端側，并且在該內筒自身的內部形成有用于導入氣體的第一導入孔；彈性構件，其配置于上述內筒的筒孔內的上述陶瓷構件的后端側，從內側向徑向外側按壓上述內筒并且具有供上述導線貫穿的貫穿孔；過濾器，其在上述內筒的徑向外側以封堵上述第一導入孔的方式配置；以及外筒，其是包圍上述內筒的周圍的筒狀的金屬部件，在該外筒與上述內筒之間安裝上述過濾器，并且在上述過濾器上形成有用于向上述空間內導入氣體的第二導入孔；上述陶瓷構件由上述檢測元件與上述彈性構件直接夾持，或者由上述檢測元件與上述彈性構件隔著其他部件夾持，從而被保持為與上述內筒分離的狀態。
[0012]另外，在本發明的一個方式的氣體傳感器的基礎上，優選的是，在上述彈性構件的頂端部形成有邊緣部，該邊緣部向上述軸線方向頂端側突出，且配置在上述陶瓷構件與上述內筒之間的間隙。
[0013]另外，在本發明的一個方式的氣體傳感器的基礎上，優選的是，上述第一導入孔形成于比上述內筒與上述彈性構件之間的抵接位置靠頂端側的位置。此外，雖優選的是第一導入孔的全部形成于比內筒與彈性構件的抵接位置靠頂端側的位置，但也可以是第一導入孔的一部分形成于比內筒與彈性構件的抵接位置靠頂端側的位置。
[0014]另外，在本發明的一個方式的氣體傳感器的基礎上，也可以是，上述端子金屬部件具有從該端子金屬部件自身的后端部向徑向外側擴張的凸緣部，上述端子金屬部件的凸緣部被夾持在上述檢測元件與上述陶瓷構件之間。
[0015]另外，在本發明的一個方式的氣體傳感器的基礎上，也可以是，上述檢測元件以氧化鋯為主要成分，上述陶瓷構件以氧化鋁為主要成分。
[0016]根據本發明的一個方式的氣體傳感器，陶瓷構件在軸線方向上由檢測元件與彈性構件直接夾持或者由檢測元件與彈性構件隔著其他部件夾持，并且在其徑向外側依次配置內筒、過濾器、外筒。由此，陶瓷構件的朝向軸線方向以及朝向徑向的移動被限制，陶瓷構件在外殼(內筒以及外筒)的內部被穩定地固定。此外，由于陶瓷構件以與內筒分離的方式被保持，并且由內筒、過濾器、外筒三重保護，因此陶瓷構件對朝向氣體傳感器的外部壓力的耐受性較高。因此，能夠在外殼的內部可靠地固定以及保護陶瓷構件。
[0017]若在本發明的一個方式的氣體傳感器的基礎上，在上述彈性構件的頂端部形成有邊緣部，該邊緣部向上述軸線方向頂端側突出且配置在上述陶瓷構件與上述內筒之間的間隙，在該情況下，由于利用邊緣部可靠地限制陶瓷構件的朝向徑向的移動，因此能夠在外殼的內部更加可靠地固定陶瓷構件。進而，例如在氣體傳感器中產生振動、沖擊的情況下，由于防止陶瓷構件與內筒接觸，因此也能夠更加可靠地保護陶瓷構件。
[0018]另外，在本發明的一個方式的氣體傳感器的基礎上，也可以是，在彈性構件的與內筒的第一導入孔對應的位置形成通氣孔，向檢測元件內導入外部空氣，但如本發明所示，由于陶瓷構件與內筒分離，因此，通過第一導入孔形成于比陶瓷構件與彈性構件的抵接位置靠頂端側的位置而能夠將該陶瓷構件與內筒之間的分離部分用作通氣路，能夠在不在彈性構件形成通氣孔的前提下經由過濾器容易地將外部空氣導入到檢測元件內。
[0019]另外，在本發明的一個方式的氣體傳感器的基礎上，在上述端子金屬部件具有從自身的后端側朝向徑向外側擴張的凸緣部，將上述端子金屬部件的凸緣部夾持在上述檢測元件與上述陶瓷構件之間的情況下，能夠在不設置用于固定端子金屬部件的專用部件的前提下利用簡單的構造可靠地固定端子金屬部件。
[0020]另外，在本發明的一個方式的氣體傳感器的基礎上，在上述檢測元件以氧化鋯為主要成分且上述陶瓷構件以氧化鋁為主要成分的情況下，能夠將上述氣體傳感器應用于例如氧傳感器等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是氧傳感器I的縱剖視圖。
[0022]圖2是用于對將保護器4配置于主體金屬殼體5的工序進行說明的圖。
[0023]圖3是用于對將檢測元件6配置于主體金屬殼體5的工序進行說明的圖。
[0024]圖4是用于對將填充部件15以及端子金屬部件70配置于主體金屬殼體5的工序進行說明的圖。
[0025]圖5是用于對將套筒16、襯墊17、內筒3配置于主體金屬殼體5的工序進行說明的圖。
[0026]圖6是用于對形成彎邊部57的工序進行說明的圖。
[0027]圖7是用于對將過濾器7配置于下側組件200的工序進行說明的圖。
[0028]圖8是用于對將上側組件300配置于下側組件200的工序進行說明的圖。
[0029]圖9是用于對形成彎邊部102、103、104的工序進行說明的圖。
【具體實施方式】
[0030]以下，參照附圖對使本發明具體化了的氣體傳感器的一個實施方式進行說明。首先，參照圖1，對作為氣體傳感器的一例的氧傳感器I的構造進行說明。圖1中示出的氧傳感器I是安裝于從汽車等的內燃機的發動機排出的排出氣的排氣管(未圖示)、發動機缸蓋并被使用的氧傳感器。以下，在氧傳感器I的軸線O方向上，將朝向插入到排氣管、發動機缸蓋內的檢測元件6的頂端的一側(關閉的一側，即圖中下側)作為頂端側，并將朝向與此相反的方向的一側(圖中上側)作為后端側進行說明。另外，將與軸線O方向正交的方向作為氧傳感器I的徑向進行說明。
[0031]圖1中示出的氧傳感器I是用于檢測在排氣管內流通的排出氣中是否存在氧的傳感器。氧傳感器I具有利用主體金屬殼體5包圍并保持細長且頂端封閉的筒狀的檢測元件6的構造。從氧傳感器I拉出用于獲取檢測元件6所輸出的信號的導線18。導線18與設置于和氧傳感器I分離的位置的未圖示的傳感器控制裝置或者汽車的電子控制裝置(ECU)進行電連接。
[0032]檢測元件6是以氧化鋯為主要成分的固體電解質體61沿軸線O方向延伸，形成為頂端封閉的筒狀，在檢測元件6的內周側設置有基準電極62，在檢測元件6的外周側設置有檢測電極63。基準電極62由Pt或者Pt合金構成，以覆蓋固體電解質體61的幾乎整個內表面的方式形成為多孔狀。檢測電極63也同樣由Pt或者Pt合金構成，固體電解質體61的外表面形成為多孔狀。由此，檢測元件6的頂端側(封閉的一側)作為檢測部64發揮功能。通過使檢測部64暴露于在排氣管(未圖示)內流通的排出氣中來進行氣體濃度檢測。雖未圖示，但檢測電極63被由耐熱性陶瓷構成的多孔狀的電極保護層覆蓋，保護檢測電極63不被排出氣污染。此外，在檢測元件6的軸線O方向的大致中間位置設置有隨著朝向徑向外側而在周向上突出的擴徑部65。
[0033]檢測元件6以在自身的徑向周圍被筒狀的主體金屬殼體5包圍的狀態保持于主體金屬殼體5的筒孔55內。主體金屬殼體5是由SUS430等不銹鋼、S17C等碳鋼構成的筒狀部件，在頂端側形成有與排氣管、發動機缸蓋的安裝部(未圖示)螺合的外螺紋部52。前述的檢測部64從筒孔55內向頂端側突出。在主體金屬殼體5的外螺紋部52的后端側形成有在徑向上擴徑的工具卡合部53。在將氧傳感器I安裝于排氣管、發動機缸蓋的安裝部(未圖示)時使用的安裝工具卡合于工具卡合部53。在工具卡合部53與外螺紋部52之間的部位嵌插有用于防止經由排氣管、發動機缸蓋的安裝部發生氣體泄漏的環狀的墊圈11。在主體金屬殼體5的后端部設置有用于固定檢測元件6、后述的內筒3的彎邊部57。檢測元件6的后端部66比彎邊部57向后端側突出。
[0034]在主體金屬殼體5的筒孔55內設置有臺階部59，該臺階部59使其內周朝向徑向內側突出。前述的擴徑部65經由后述的保護器4的后端部46卡定于臺階部59。換言之，在臺階部59與擴徑部65之間沿軸線O方向夾持保護器4的后端部46。在筒孔55內以在擴徑部65的后端側包圍檢測元件6的周圍的方式填充有由滑石粉末構成的填充構件15。此外，在筒孔55內以在填充構件15的后端側包圍檢測元件6的周圍的方式配置有氧化鋁制且呈筒狀的套筒16。在該套筒16的后端側配置有環狀的襯墊17,以便在襯墊17與套筒16之間夾持后述的內筒3的頂端部31。
[0035]通過向內側頂端方向將主體金屬殼體5的后端部彎邊而形成彎邊部57，頂端部31以及套筒16經由襯墊17壓靠于填充構件15。填充構件15被壓縮填充到主體金屬殼體5的筒孔55內，以便朝向主體金屬殼體5的臺階部59按壓檢測元件6的擴徑部65。筒孔55的內周面與檢測元件6的外周面之間的間隙由填充部件15以氣密的方式充填。這樣，檢測元件6經由在主體金屬殼體5的彎邊部57與臺階部59之間被夾持的各構件在主體金屬殼體5的筒孔55內被固定。
[0036]從主體金屬殼體5的筒孔55向頂端側突出的檢測元件6的檢測部64由有底筒狀的保護器4覆蓋。保護器4防止來自外部的對檢測元件6的檢測部64的碰撞，直至氧傳感器I安裝于排氣管、發動機缸蓋(未圖示)。保護器4的開放一側的周邊部、即后端部46被彎曲加工成錐狀。后端部46如前所述那樣被擴徑部65與臺階部59夾持，從而保護器4以在內部收納有檢測部64的狀態被固定。在保護器4的周面形成有將排氣導入到保護器4內部并向檢測元件6的檢測部64進行引導的導入口 42。在保護器4的底面形成有用于排出進入到保護器4內部的水滴、排氣的排出口 43。
[0037]在主體金屬殼體5的后端側組裝有由SUS304等不銹鋼、S17C等碳鋼構成的筒狀的內筒3。內筒3形成為沿軸線O方向延伸的筒狀。內筒3的頂端部31彎曲加工成錐狀。通過如前所述那樣形成彎邊部57，從而頂端部31由套筒16與襯墊17夾持，內筒3以從主體金屬殼體5的筒孔55向后端側突出的狀態被固定。從筒孔55朝向后端側延伸的內筒3包圍檢測元件6的后端部66、后述的分隔件8的外周。
[0038]從后端部66的開口向被內筒3包圍的檢測元件6的內周側(換句話說筒孔69)插入有端子金屬部件70。端子金屬部件70呈大致筒狀，在頂端側設置有與基準電極62連接的電極接觸部71。端子金屬部件70的后端部是向徑向外側突出的凸緣部72。凸緣部72在軸線O方向上由檢測元件6的后端部66與后述的分隔件8夾持。[0039]并且，在端子金屬部件70的筒孔內插入有設置于導線18的頂端部的連接金屬部件20。連接金屬部件20具有將導線18內的線(捻線)彎邊并進行電連接的基部21、從基部21向后端側延伸的錐狀的連設部22、從連設部22向后端側延伸的大致圓筒狀的連接部23、以及從連接部23向徑向外側呈放射狀延伸的突出部24。連接金屬部件20的基部21向頂端側插入筒孔69內，直至突出部24位于與端子金屬部件70的凸緣部72接觸的位置(換句話說，凸緣部72卡定于后端部66的位置)。此時，連接部23與電極接觸部71的內周面接觸，連接金屬部件20與端子金屬部件70進行電連接，進而導線18與基準電極62進行電連接。
[0040]在檢測元件6的后端部66的后端側配置有分隔件8。分隔件8通過將絕緣性陶瓷形成為筒狀而成，且具有使自身在軸線O方向上貫穿的貫穿孔81。向貫穿孔81貫穿從配置于檢測元件6內的連接金屬部件20向后端側延伸的導線18。
[0041]在分隔件8的后端側配置有索環9，該索環9由氟類橡膠、EPDM等構成。索環9呈在軸線O方向上延伸的大致圓柱狀，且具有從軸線O方向的大致中央位置環繞地向徑向外側突出的凸緣部92。索環9中的比凸緣部92靠頂端側的前柱部95嵌于內筒3的后端側的開口 33。進而，開口 33附近如后所述那樣從外側被彎邊，從而索環9固定于內筒3。換言之，前柱部95向徑向外側按壓內筒3，從而索環9將內筒3固定于自身。
[0042]由此，在內筒3的內部，分隔件8在軸線O方向上由索環9與檢測元件6夾持。進而，分隔件8被索環9支承，從而朝向后端側的移動被限制，并且，經由其他構件(連接金屬部件20的突出部24以及端子金屬部件70的凸緣部72)被檢測元件6支承，從而朝向頂端側的移動被限制。另外，分隔件8的后端面與索環9的頂端面面接觸，并且由于索環9的頂端面與分隔件8的后端面之間的緊貼性因索環9的頂端面的彈性變形而增高，因此分隔件8的朝向周向(換句話說徑向)的移動也受到限制。
[0043]并且，在內筒3的內部保持為分隔件8壓靠于索環9的狀態，并且索環9與分隔件8的后端部對應地彈性變形。此時，在索環9的頂端部中央形成有供分隔件8的后端部填埋的凹部93。在索環9的頂端部周邊形成邊緣部94，該邊緣部94沿著凹部93的輪廓向頂端側突出，且配置于分隔件8與內筒3之間的間隙。由此，分隔件8在其后端部收納于凹部93的狀態下被邊緣部94進一步限制朝向徑向的移動。
[0044]與分隔件8相同，索環9也具有使自身在軸線O方向上貫穿的貫穿孔91。向貫穿孔91貫穿從分隔件8的貫穿孔81向后端側延伸的導線18。換句話說，在檢測元件6內經由連接金屬部件20以及端子金屬部件70而與基準電極62連接的導線18經由貫穿孔81、91被拉出到氧傳感器I的外部。
[0045]多個貫穿內筒3的周面的孔部是用于向內筒3的內部導入作為基準氣體的大氣(外部空氣)的第一導入孔34。第一導入孔34為了確保向內筒3的內部導入外部空氣而形成于比內筒3與索環9的抵接位置靠頂端側的位置。在內筒3的徑向外側，以封堵第一導入孔34的方式配置有筒狀的過濾器7。過濾器7例如是利用聚四氟乙烯的多孔纖維構造體等阻止以水滴等為主體的液體穿透并且允許空氣以及/或者水蒸氣等氣體穿透的不透水性過濾器。
[0046]在內筒3的徑向外側設置有筒狀的金屬構件即外筒100，在該外筒100與內筒3之間安裝過濾器7并且該外筒100包圍內筒3的周圍。在外筒100的后端部形成有彎邊部104，索環9整體嵌入該彎邊部104的內部并且該彎邊部104呈環狀。彎邊部104將外筒100壓緊固定于索環9中的比凸緣部92靠后端側的后柱部96。
[0047]另外，多個貫穿外筒100的周面的孔部是用于向外筒100的內部導入作為基準氣體的大氣(外部空氣)的第二導入孔101。第二導入孔101為了確保朝向過濾器7供給外部空氣而形成于與過濾器7對應的位置。在外筒100的周面中的第二導入孔101的頂端側形成有環狀的彎邊部102，在外筒100的周面中的第二導入孔101的后端側形成有環狀的彎邊部103。在彎邊部102、103的、沿軸線O方向將第二導入孔101夾在之間的兩側，朝向內筒3按壓固定外筒100，并且將過濾器7夾持在外筒100與內筒3之間。
[0048]此外，如上所述，由于外筒100被向內筒3彎邊，因此外筒100優選具有比內筒3容易進行彎邊加工的柔軟性。作為一例，在本實施方式的氧傳感器I中，利用熱處理使內筒3以及外筒100具有硬度差。
[0049]根據上述構造，從第二導入孔101導入到外筒100的內部的外部空氣進一步從第一導入孔34導入到內筒3的內部。此時，利用過濾器7阻止外部空氣所含有的水滴等侵入到內筒3內。此外，在分隔件8與檢測元件6的后端部66之間利用呈放射狀的端子金屬部件70的突出部24形成有能夠導入外部空氣的空隙19。導入到內筒3內的外部空氣經由空隙19導入到檢測元件6的內部(換句話說為筒孔69)。
[0050]這樣，在本實施方式的氧傳感器I中，外部空氣作為基準氣體導入到檢測元件6的內部，另一方面，從導入口 42導入了的排氣與檢測元件6的外表面(詳細地說檢測部64)接觸。進而，根據檢測元件6的內外表面的氧濃度差相應地產生氧濃差電池電動勢。從基準電極62經由導線18獲取該氧濃差電池電動勢作為排氣中的氧濃度的檢測信號，從而能夠檢測排出氣中的氧濃度。
[0051]接下來，參照圖2?圖9，對氧傳感器I的制造工序進行說明。首先，如圖2所示，從主體金屬殼體5的后端部56的開口將保護器4壓入到筒孔55內。此時，向頂端壓入排出口 43直至保護器4的后端部46位于卡定于臺階部59的位置，將保護器4臨時固定于主體金屬殼體5內。
[0052]接下來，如圖3所示，通過主體金屬殼體5的后端部56的開口將檢測元件6插入到筒孔55內。此時，向頂端插入檢測部64直至檢測元件6的擴徑部65位于卡定于保護器4的后端部46的位置，將檢測元件6臨時固定于主體金屬殼體5內。
[0053]接下來，如圖4所示，經由主體金屬殼體5的后端部56的開口將填充構件15填充到檢測元件6的周圍。由此，填充構件15在擴徑部65的后端側充填主體金屬殼體5與檢測元件6之間的空隙。另外，經由檢測元件6的后端部66的開口將端子金屬部件70插入到筒孔69。此時，向頂端插入電極接觸部71直至端子金屬部件70的凸緣部72位于卡定于檢測元件6的后端部66的位置。電極接觸部71利用向徑向外側作用的自身的彈簧力以與基準電極62接觸的狀態固定于筒孔69。
[0054]接下來，如圖5所示，經由主體金屬殼體5的后端部56的開口將套筒16、內筒3、襯墊17依次安裝于檢測元件6的周圍。由此，套筒16從后端側抵接于填充構件15，并且，內筒3的頂端部31在軸線O方向上被套筒16與襯墊17夾持，內筒3形成從套筒16朝向后端側立設的狀態。
[0055]接下來，如圖6所示，將主體金屬殼體5的后端部56向徑向內側彎邊至與內筒3的外周面接觸的位置，形成彎邊部57。利用形成彎邊部57而付與襯墊17的外部壓力經由內筒3的頂端部31向頂端側按壓套筒16、填充構件15。由此，擴徑部65在填充部件15與臺階部59之間被穩固地夾持，檢測元件6被固定。另外，后端部46在擴徑部65與臺階部59之間被穩固地夾持，保護器4被固定。并且，頂端部31在套筒16與襯墊17之間被穩固地夾持，內筒3被固定。利用以上工序制成主體金屬殼體5、保護器4、檢測元件6、內筒3等組裝成一體而得到的下側組件200。
[0056]接下來，如圖7所示，以在彎邊部57的后端側覆蓋內筒3的外周面的方式將過濾器7安裝于下側組件200。并且，如圖8所示，將預先制成的上側組件300組裝于安裝有過濾器7的下側組件200。上側組件300是索環9、外筒100、導線18、分隔件8等組裝成一體而得到的構件，只要如以下所述那樣制成即可。
[0057]組裝前的外筒100具有:后筒部106，其是與后柱部96大致相同直徑的筒狀部；前筒部105，其設置于比后筒部106靠頂端側的位置，且是與凸緣部92大致相同直徑的筒狀部；以及連設部107，其從后筒部106的頂端緣向徑向外側延伸，且與前筒部105的后端緣連接。前述的第二導入孔101形成于前筒部105。經由連設部107的頂端側開口將索環9插入到外筒100內。此時，向后端插入后柱部96直至索環9的凸緣部92位于卡定于外筒100的連設部107的位置，將后柱部96嵌入后筒部106內。
[0058]進而，從后端側將導線18插入到貫穿孔91，向索環9的頂端側拉出導線18。并且，從后端側將從索環9拉出的導線18插入到貫穿孔81，向分隔件8的頂端側拉出導線18。將基部21向從分隔件8拉出的導線18內的導線(捻線)彎邊，從而將連接金屬部件20固定于導線18。由此，分隔件8在連接金屬部件20的突出部24與索環9之間被夾持，制成上側組件 300。
[0059]如圖8所示，在將上側組件300組裝于下側組件200的情況下，通過內筒3的開口33將安裝于導線18的頂端側的連接金屬部件20插入到檢測元件6的筒孔69。此時，向頂端插入基部21直至連接金屬部件20的突出部24位于卡定于端子金屬部件70的凸緣部72的位置。連接部23利用向徑向外側作用的自身的彈簧力以與電極接觸部71的內周面接觸的狀態固定于筒孔69。
[0060]另一方面，伴隨著上述連接金屬部件20的插入，安裝有過濾器7的內筒3經由前筒部105的頂端側開口插入到外筒100內，并進入前筒部105與索環9的前柱部95之間的空隙。進而，在連接金屬部件20的突出部24卡定于端子金屬部件70的凸緣部72的狀態下，能夠進一步向內頂端側壓入上側組件300直至筒3的后端部位于卡定于索環9的凸緣部92的位置。若如此壓入上側組件300，則索環9被按壓于分隔件8并彈性變形，在前柱部95形成凹部93以及邊緣部94。此外，在本實施方式中，索環9被按壓于分隔件8并彈性變形，從而在前柱部95形成有凹部93以及邊緣部94，但也可以在索環9被按壓于分隔件8之前，在前柱部95形成有凹部93以及邊緣部94。
[0061]最后，根據圖8中示出的組裝狀態，如圖9所示，分別將前筒部105的第二導入孔101的頂端側以及后端側沿周向朝向徑向內側彎邊，形成環狀的彎邊部102、103。由此，夕卜筒100被按壓于內筒3，上側組件300固定于下側組件200，并且過濾器7被固定在外筒100與內筒3之間。并且，將后筒部106沿周向朝向徑向內側彎邊，形成環狀的彎邊部104。由此，外筒100被按壓預定于索環9 (詳細后柱部96)，氧傳感器I完成。[0062]如以上說明那樣，根據本實施方式的氧傳感器1，分隔件8在軸線O方向上由檢測元件6與索環9夾持，并且，在其徑向外側依次配置內筒3、過濾器7、外筒100。由此，分隔件8的朝向軸線方向以及朝向徑向的移動受到限制，分隔件8在外殼(內筒3以及外筒100)的內部被穩定地固定。此外，由于分隔件8以與內筒3分離的方式保持，并且利用內筒3、過濾器7、外筒100三重保護，分隔件8對朝向氧傳感器I的外部壓力的耐受性較高。因此，能夠在外殼的內部可靠地固定以及保護分隔件8。
[0063]另外，由于利用形成于分隔件8的頂端部的邊緣部94可靠地限制分隔件8的朝向徑向的移動，因此能夠在外殼的內部更加可靠地固定分隔件8。進而，例如在氧傳感器I產生振動、沖擊的情況下，由于防止分隔件8與內筒3接觸，因此能夠更加可靠地保護分隔件8。
[0064]另外，由于第一導入孔34形成于比內筒3與索環9的抵接位置靠頂端側的位置，因此能夠將分隔件8與內筒3的分離部位用作通氣路，能夠經由過濾器7容易地將外部空氣導入到氧傳感器I內。
[0065]另外，從端子金屬部件70的后端部向徑向外側擴張的凸緣部72在檢測元件6與分隔件8之間被夾持，因此能夠在不設置用于固定端子金屬部件70的專用零件的前提下利用簡單的構造可靠地固定端子金屬部件70。
[0066]然而，在上述實施方式中，氧傳感器I相當于本發明的“氣體傳感器”。分隔件8相當于本發明的“陶瓷構件”。另外，本發明不限定于以上詳述的實施方式，也可以在不脫離本發明的宗旨的范圍內附加各種變更。
[0067]在上述實施方式中，分隔件8保持一根導線18。代替該情況，也可以是分隔件8絕緣保持多根導線。另外，在上述實施方式中，分隔件8具有供導線貫穿的貫穿孔81。代替該情況，也可以是分隔件8具有供端子金屬部件70以及導線18的至少任一方貫穿的貫穿孔81。并且，在上述實施方式中，分隔件8經由其他構件(端子金屬部件70的凸緣部72、連接金屬部件20的突出部24等)由檢測元件6與索環9夾持。代替該情況，也可以是分隔件8直接由檢測元件6與索環9夾持。
[0068]另外，在上述實施方式中，作為本發明的傳感器的一個方式而例不了作為氧傳感器的氧傳感器I。然而，本發明能夠應用于陶瓷構件設置于外殼的內部的傳感器，該陶瓷構件保持用于從檢測元件獲取檢測信號的導線。由此，也可以在例如HC傳感器、NOx傳感器等氧傳感器以外的氣體傳感器中應用本發明。
[0069]附圖標記的說明
[0070]1:氧傳感器
[0071]3:內筒
[0072]5:主體金屬殼體
[0073]6:檢測元件
[0074]7:過濾器
[0075]8:分隔件
[0076]9:索環
[0077]18:導線
[0078]34:第一導入孔[0079]62:基準電極
[0080]63:檢測電極
[0081]70:端子金屬部件
[0082]72:凸緣部
[0083]81:貫穿孔
[0084]91:貫穿孔
[0085]100:外筒
[0086]101:第二導入孔
【權利要求】
1.一種氣體傳感器，其特征在于，包括: 檢測元件，其沿軸線方向延伸，呈朝向測量對象的頂端側封閉的筒狀，在該檢測元件自身的外周面設有外側電極，在該檢測元件自身的內周面設有內側電極； 主體金屬殼體，其包圍上述檢測元件的周圍，并保持上述檢測元件； 筒狀的端子金屬部件，其插入到上述檢測元件的筒孔內，且與上述檢測元件的上述內側電極進行電連接； 導線，其連接于上述端子金屬部件，從上述端子金屬部件向后端側延伸并形成電流路徑; 陶瓷構件，其配置于上述檢測元件的后端側，并且具有供上述端子金屬部件以及上述導線中的至少任一方貫穿的貫穿孔； 內筒，其是包圍上述陶瓷構件的周圍的筒狀的金屬構件，該內筒的頂端側固定于上述主體金屬殼體的后端側，并且在該內筒自身的內部形成有用于導入氣體的第一導入孔； 彈性構件，其配置于上述內筒的筒孔內的上述陶瓷構件的后端側，從內側向徑向外側按壓上述內筒并且具有供上述導線貫穿的貫穿孔； 過濾器，其在上述內筒的徑向外側以封堵上述第一導入孔的方式配置；以及外筒，其是包圍上述內筒的周圍的筒狀的金屬構件，在該外筒與上述內筒之間安裝上述過濾器，并且在上述過濾器上形成有用于向上述空間內導入氣體的第二導入孔； 上述陶瓷構件由上述檢測元件與上述彈性構件直接夾持，或者由上述檢測元件與上述彈性構件隔著其他構件夾持，從而被保持為與上述內筒分離的狀態。
2.根據權利要求1所述的氣體傳感器，其特征在于， 在上述彈性構件的頂端部形成有邊緣部，該邊緣部向上述軸線方向頂端側突出，且配置在上述陶瓷構件與上述內筒之間的間隙。
3.根據權利要求1或2所述的氣體傳感器，其特征在于， 上述第一導入孔形成于比上述內筒與上述彈性構件之間的抵接位置靠頂端側的位置。
4.根據權利要求1?3中任一項所述的氣體傳感器,其特征在于， 上述端子金屬部件具有從該端子金屬部件自身的后端部向徑向外側擴張的凸緣部， 上述端子金屬部件的凸緣部被夾持在上述檢測元件與上述陶瓷構件之間。
5.根據權利要求1?4中任一項所述的氣體傳感器,其特征在于， 上述檢測元件以氧化鋯為主要成分，上述陶瓷構件以氧化鋁為主要成分。
【文檔編號】G01N27/409GK103718034SQ201280037576
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年11月13日 優先權日:2011年11月16日
【發明者】渥美尚勝, 神前和裕 申請人:日本特殊陶業株式會社