ガスセンサおよびその製造方法ならびにその製造用治具
【課題】大気を導入するための大気連通孔に設けられるフィルタ部材を保護することができるガスセンサおよびその製造方法ならびにその製造用治具を提供する。
【解決手段】保護部材１００は、外筒３の後端側に加締められるグロメット９の大気連通孔９１内に配置されるフィルタ部材８７を保護するため、外筒３に機械接合される。保護部材１００の通気部１１０は大気連通孔９１を軸線方向に延ばした領域に配置されるが、通気部１１０に設けられた陥没部１１５の開口部１１６を介し、外筒３の内部と外部との通気性が確保されている。通気部１１０から径方向へ向けて延びる腕部１２０はグロメット９に設けられた溝部９３内に配置され、その溝部９３の内壁によって、腕部１２０、ひいては保護部材１００自身が、軸線Ｏと直交する周方向に回転することを規制され、保護部材１００とリード線１８とが接触しない。
【解決手段】保護部材１００は、外筒３の後端側に加締められるグロメット９の大気連通孔９１内に配置されるフィルタ部材８７を保護するため、外筒３に機械接合される。保護部材１００の通気部１１０は大気連通孔９１を軸線方向に延ばした領域に配置されるが、通気部１１０に設けられた陥没部１１５の開口部１１６を介し、外筒３の内部と外部との通気性が確保されている。通気部１１０から径方向へ向けて延びる腕部１２０はグロメット９に設けられた溝部９３内に配置され、その溝部９３の内壁によって、腕部１２０、ひいては保護部材１００自身が、軸線Ｏと直交する周方向に回転することを規制され、保護部材１００とリード線１８とが接触しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出ガスを検出する検出素子を主体金具や外筒の内部に保持しつつ、その外筒の内部と外部との通気性を確保するための通気構造を有するガスセンサおよびその製造方法ならびにその製造用治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ジルコニア等のセラミックスからなる固体電解質体を用い、内燃機関の排出する排気ガス中の特定ガス成分（例えば酸素など）を検出する検出素子を備えたガスセンサが知られている。例えば、酸素を検出する酸素センサの検出素子は、排気ガス中に晒される検出電極と、基準となるガス（通常は大気）中に晒される基準電極とが一対となって固体電解質体を挟むようにその表面上に形成された構成を有する。この検出素子は、固体電解質体に隔てられた２つの雰囲気間、すなわち排気ガスと基準ガス（大気）との間における酸素分圧の差に応じ、両電極間に生ずる起電力によって排気ガス中の酸素の検出を行うものである。
【０００３】
このような酸素センサが内燃機関の排気管に取り付けられたとき、検出素子は、検出電極側が排気管内を流通する排気ガス中に晒されるように直接または間接的に外部に露出された状態で主体金具内に保持されている。そして、主体金具に固定される外筒と主体金具とで、検出電極側と基準電極側とが隔てられている。また、検出素子の検出信号を取り出すためのリード線が外筒の外部に引き出されており、そのリード線の引き出し口には、引き出し口を塞ぐための栓部材が組み付けられている。
【０００４】
栓部材（グロメット）には、リード線（センサ出力リード線およびヒータリード線）を挿通させるリード線挿通孔の他に、排気管の外側で外筒の内部と外部との間の通気性を確保して基準電極側に大気を導入するための大気連通孔（貫通孔）が設けられている。そして栓部材の大気連通孔には、外筒内に大気を導入しつつも水滴等を進入させないようにするためのフィルタ部材が設けられている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−２０８１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の酸素センサでは、フィルタ部材が外部に直接露出されることとなる。通常、酸素センサは自動車の路面近くに配置されるため、草木との接触や飛石等の衝突による外部からの衝撃をフィルタ部材が直接受ける場合があり、フィルタ部材に破損を生ずる虞がある。そしてフィルタ部材が破損してしまうと、酸素センサが被水した場合に内部に水が侵入し、酸素センサの出力に異常が生じたり、端子が短絡したりする虞があった。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、大気を導入するための大気連通孔に設けられるフィルタ部材を保護することができるガスセンサおよびその製造方法ならびにその製造用治具を提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のガスセンサは、軸線方向に延びると共に、自身の先端側に被検出ガスを検出するための検出部を有する検出素子と、前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、当該主体金具に固定され、前記検出素子の後端側の径方向周囲を取り囲む筒状の外筒と、前記外筒の後端側に当該外筒を塞ぐように配置される栓部材であって、前記検出素子の検出信号を取り出すためのリード線が挿通されるリード線挿通孔、および、通気性と防水性を有するフィルタ部材を介在させて前記外筒の内部と外部との大気連通を可能とする大気連通孔が、それぞれ前記軸線方向に延びるように形成された栓部材と、を備えたガスセンサにおいて、前記栓部材の前記大気連通孔を前記外筒の外部側から覆い前記フィルタ部材を保護する第１保護部材であって、少なくとも前記大気連通孔を前記軸線方向に延ばした領域に、前記大気連通孔の開口よりも小さい開口を有する通気部が形成された第１保護部材を有し、前記外筒および前記栓部材の少なくともいずれか一方には、前記第１保護部材が前記軸線方向を中心とする周方向に回転することを規制する回転規制部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明のガスセンサは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記第１保護部材は、前記リード線と非接触の状態で前記外筒に機械接合されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明のガスセンサは、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記外筒の前記後端側には、前記栓部材を固定する加締部を有し、前記第１保護部材は、前記加締部に機械接合されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明のガスセンサは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第１保護部材は、前記通気部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部の全てに接続し、前記外筒の前記後端側の径方向周囲を取り囲んで前記外筒に機械接合された筒状の掛留部と、を有し、前記回転規制部は、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点に前記リード線挿通孔を避けて径方向外側に向かって延びる溝部であり、少なくとも１つの前記腕部は、前記溝部内に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明のガスセンサは、請求項４に記載の発明の構成に加え、筒状をなす前記掛留部は、自身の内周面から内向きに突出する複数の内突部を有し、当該内突部が前記加締部と係合することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る発明のガスセンサは、請求項４または５に記載の発明の構成に加え、前記溝部には、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びる連結溝部を有し、複数の前記腕部のうちの２つの前記腕部は、前記連結溝部内に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明のガスセンサは、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第１保護部材の前記通気部は、軸線方向に貫通する複数の孔を有した形態、軸線方向の開口にメッシュ状の部材を組み付けた形態、または自身に形成された凸部の側面に開口を有した形態のうちのいずれかの形態に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る発明のガスセンサは、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第１保護部材の硬度は、前記フィルタ部材の硬度よりも硬いことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る発明のガスセンサは、軸線方向に延びると共に、自身の先端側に被検出ガスを検出するための検出部を有する検出素子と、前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、当該主体金具に固定され、前記検出素子の後端側の径方向周囲を取り囲む筒状の外筒と、前記外筒の後端側に当該外筒を塞ぐように配置される栓部材であって、前記検出素子の検出信号を取り出すためのリード線が挿通されるリード線挿通孔、および、通気性と防水性を有するフィルタ部材を介在させて前記外筒の内部と外部との大気連通を可能にする大気連通孔が、それぞれ前記軸線方向に延びるように形成された栓部材と、を備えたガスセンサにおいて、前記ガスセンサを後方側から軸線方向に見たときに、前記フィルタ部材が視認できないように前記フィルタ部材を覆う被覆部を有し、前記外筒に機械接合される第２保護部材であって、自身と前記栓部材との間隙を介して前記大気連通孔内と外部との通気を許容する第２保護部材を有し、前記外筒および前記栓部材の少なくともいずれか一方には、前記第２保護部材が周方向に回転することを規制する回転規制部が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に係る発明のガスセンサは、請求項９に記載の発明の構成に加え、前記第２保護部材は、前記リード線と非接触の状態で前記外筒に機械接合されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に係る発明のガスセンサは、請求項９または１０に記載の発明の構成に加え、前記外筒の前記後端側には、前記栓部材を固定する加締部を有し、前記第２保護部材は、前記加締部に機械接合されていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に係る発明のガスセンサは、請求項９乃至１１のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第２保護部材は、前記被覆部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部の全てに接続し、前記外筒の前記後端側の径方向周囲を取り囲んで前記外筒に機械接合された筒状の掛留部と、を有し、前記回転規制部は、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点に前記リード線挿通孔を避けて径方向外側に向かって延びる溝部であり、少なくとも１つの前記腕部は、前記溝部内に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３に係る発明のガスセンサは、請求項１２に記載の発明の構成に加え、筒状をなす前記掛留部は、自身の内周面から内向きに突出する複数の内突部を有し、当該内突部が前記加締部と係合することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１４に係る発明のガスセンサは、請求項１２または１３に記載の発明の構成に加え、前記溝部には、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びる連結溝部を有し、複数の前記腕部のうち２つの前記腕部は、前記連結溝部内に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１５に係る発明のガスセンサは、請求項９乃至１４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第２保護部材の硬度は、前記フィルタ部材の硬度よりも硬いことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１６に係る発明のガスセンサの製造方法は、請求項１乃至１５のいずれかに記載のガスセンサの製造方法であって、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の後方側から前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合し、前記第１保護部材または前記第２保護部材を着脱可能に保持する保護部材保持部と、複数の前記リード線をそれぞれの延伸方向に沿ってスライド可能に保持すると共に、複数の前記リード線をそれぞれ前記第１保護部材または前記第２保護部材に対して位置決めするリード線保持部と、を有する製造用治具を用い、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記製造用治具で保持する保護部材保持工程と、複数の前記リード線のそれぞれを、前記製造用治具の前記リード線保持部で保持するリード線保持工程と、複数の前記リード線の延伸方向に沿って前記製造用治具と一体となった前記第１保護部材または前記第２保護部材をスライドさせて、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒の前記後端側に配置する保護部材配置工程と、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒への取付方向に押圧し、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記掛留部を前記外筒の前記加締部に機械接合させると共に、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記製造用治具の前記保護部材保持部から脱着させる機械接合工程とを有することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１７に係る発明のガスセンサの製造方法は、請求項１６に記載の発明の構成に加え、前記保護部材配置工程では、前記第１保護部材または前記第２保護部材が前記外筒に接触する前に、前記製造用治具が、前記栓部材に接触することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１８に係る発明のガスセンサの製造用治具は、請求項１６または１７に記載のガスセンサの製造方法において、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒の前記後端側に機械接合する際に用いられるガスセンサの製造用治具であって、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の後方側から前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合し、前記第１保護部材または前記第２保護部材を着脱可能に保持する保護部材保持部と、複数の前記リード線をそれぞれの延伸方向に沿ってスライド可能に保持すると共に、複数の前記リード線をそれぞれ前記第１保護部材または前記第２保護部材に対して位置決めするリード線保持部と、を有することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１９に係る発明のガスセンサの製造用治具は、請求項１８に記載の発明の構成に加え、前記保護部材保持部は、前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合した際に、前記腕部よりも前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の前方側に突出していることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項２０に係る発明のガスセンサの製造用治具は、請求項１８または１９に記載の発明の構成に加え、前記リード線保持部は、自身に保持する前記リード線の延伸方向に沿う溝状をなすものであり、前記リード線保持部は、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向において、前方側の部位よりも後方側の部位における溝の深さが深く形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１に係る発明のガスセンサでは、栓部材の大気連通孔を外筒の外部側から覆いフィルタ部材を保護する第１保護部材を有するので、フィルタ部材が大気連通孔を介して直接外部に露出しなくなる。よって、外部からの衝撃をフィルタ部材が直接受けなくなり、フィルタ部材が破損する事を防止できる。その結果、ガスセンサ内部への水の侵入を防止できる。一方、第１保護部材には、少なくとも栓部材の大気連通孔を軸線方向に延ばした領域に通気部が設けられているが、この通気部は、大気連通孔の開口よりも小さい開口を有しているので、フィルタ部材が大気連通孔を介して直接外部に露出しない形態で、大気連通孔を介して外筒の内部と外部との通気性を確保できる。そして、その第１保護部材が、外筒に対して機械接合によって組み付けられるので、加締めや溶接等の手間が不要であり、ガスセンサの組み立てが容易である。
【００２８】
ところで、この第１保護部材は栓部材の大気連通孔を覆うように外筒の外部側から外筒の後端側を取り囲むように組み付けられるが、栓部材には大気連通孔と共にリード線のリード線挿通孔が軸線方向に延びるように形成されている。つまりリード線も、軸線方向に沿うように、リード線挿通孔内を挿通されている。すると、第１保護部材を外筒に対して機械接合すると、接合後にガスセンサの周方向に回転してしまい、リード線を損傷してしまうことが考えられる。そこで、本発明に係るガスセンサでは、外筒および栓部材の少なくともいずれ一方に回転規制部を設けたことによって、外筒に組み付けられた第１保護部材が軸線方向を中心に周方向に回転することを規制することができる。このため、リード線挿通孔を挿通されたリード線と第１保護部材とが接触することがなく、リード線の損傷等の虞を低減することができる。
【００２９】
もっとも、第１保護部材が回転規制部により、軸線方向を中心とする周方向に回転しないため、第１保護部材がリード線と接触した状態であってもリード線を切断する虞はない。しかし、ガスセンサが外部から、例えば振動による負荷を受けた場合に、第１保護部材とリード線とが当接した状態では接触摩擦による摩耗等が生ずる虞がある。そこで請求項２に係る発明のように、第１保護部材が、リード線と非接触の状態で外筒に組み付けられることが望ましい。さらに、リード線と第１保護部材とは、１ｍｍ以上離間していることが好ましい。
【００３０】
第１保護部材を外筒に機械接合するにあたって、請求項３に係る発明のように、栓部材を外筒に固定するために形成された加締部を利用し、その加締部に外嵌めによって第１保護部材を機械接合すれば、外筒もしくは栓部材に第１保護部材の組み付けのための部位を新たに形成することもなく、簡単に組み付けを行うことができる。
【００３１】
ところで、栓部材が外部から被水したときに、大気連通孔の通気性能を低下させないように、栓部材には水捌けを補助するための溝部を設ける場合がある。請求項４に係る発明のように、回転規制部としてこの溝部を利用し、溝部に係合可能なように通気部から径方向外側に延びる腕部を有した第１保護部材を用いれば、第１保護部材に回転規制部と係合する部位を新たに形成することもない。
【００３２】
さらに、第１保護部材を外筒に機械接合する上で、掛留部を筒状に形成して外筒の後端側に被せて機械接合する形態としたことで、掛留部の機械強度を高め、外筒の後端に対する掛留部のぐらつきを抑制し、ひいては腕部を介して掛留部に接続された通気部のぐらつきを抑制することができ、フィルタ部材を確実に保護することができる。
【００３３】
さらに請求項５に係る発明のように、筒状の掛留部の内周面から内向きに内突部を突出させて、その内突部が加締部と係合するようにすれば、その内突部により加締部との機械接合を維持し、第１保護部材のぐらつきを抑制することができる。そして掛留部の内周面と外筒の外周面との間にクリアランスを設けることができるので、ガスセンサの組み立て時に第１保護部材を取り付ける際に、外筒の後端側に掛留部を被せ易い。このような内突部は、掛留部の内周面に突起を接合したり、外周面を内向きに押し込む、いわゆるダボ状に形成したりして設けるとよい。また、外周面にＬ字型やコの字型、半円型などの切り込みを入れ、自由端側を内向きに押し込むことで形成してもよい。この場合、内突部がバネ性を有することができ、付勢力をもって加締部との係合を維持しつつ、外筒に対する掛留部のぐらつきをより確実に抑制することができる。
【００３４】
そして、上記の溝部は、水捌けのために大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びている形態である連結腕部を有することがある。この場合、請求項６に係る発明のように、腕部のうちの２つが連結溝部に配置されていることが好ましい。このように腕部が連結溝部に配置される（つまり２つの腕部が対称になる）ことで第１保護部材を安定して栓部材に固定することができる。
【００３５】
なお、第１保護部材の通気部は、フィルタ部材を外部側から覆って保護する一方で、外筒の内部と外部との間における通気性を十分に維持できる構造であることが望まれる。そこで請求項７に係る発明のように、通気部に、軸線方向に貫通する複数の孔を設けるとよい。または、通気部に、軸線方向に設けた開口にメッシュ状の部材を組み付けてもよい。あるいは、通気部に凸部を設け、その側面に開口を形成して通気可能に構成してもよい。こうした形態のうちのいずれかの形態にて通気部が形成されれば、フィルタ部材の保護と通気性の確保とを行うことができる。
【００３６】
また、請求項８に係る発明のように、第１保護部材の硬度は、フィルタ部材の硬度よりも硬いことが好ましい。これにより、フィルタ部材が破損することをより確実に防止できる。
【００３７】
請求項９に係る発明のガスセンサでは、第２保護部材は、後方側から軸線方向に見たときに、フィルタ部材が視認できないようにフィルタ部材を覆う被覆部を有するので、フィルタ部材が大気連通孔を介して直接外部に露出しなくなる。よって、外部からの衝撃をフィルタ部材が直接受けなくなり、フィルタ部材が破損する事を防止できる。その結果、ガスセンサ内部への水の侵入を防止できる。一方、第２保護部材と栓部材との間隙を介して大気連通孔内と外部との通気を許容する構成となっており、フィルタ部材が大気連通孔を介して直接外部に露出しない形態で、大気連通孔を介して外筒の内部と外部との通気性を確保できる。そして、その第２保護部材が、外筒に対して機械接合によって組み付けられるので、加締めや溶接等の手間が不要であり、ガスセンサの組み立てが容易である。
【００３８】
ところで、この第２保護部材は栓部材の大気連通孔を覆うように外筒の外部側から外筒の後端側を取り囲むように組み付けられるが、栓部材には大気連通孔と共にリード線のリード線挿通孔が軸線方向に延びるように形成されている。つまりリード線も、軸線方向に沿うように、リード線挿通孔内を挿通されている。すると、第２保護部材を外筒に対して機械接合すると、接合後にガスセンサの周方向に回転してしまい、リード線を損傷してしまうことが考えられる。そこで、本発明に係るガスセンサでは、外筒および栓部材の少なくともいずれ一方に回転規制部を設けたことによって、外筒に組み付けられた第２保護部材が軸線方向を中心に周方向に回転することを規制することができる。このため、リード線挿通孔を挿通されたリード線と第２保護部材とが接触することがなく、リード線の損傷等の虞を低減することができる。
【００３９】
もっとも、第２保護部材の腕部が溝部内に配置されることにより、軸線方向を中心とする周方向に回転しないため、第２保護部材がリード線と接触した状態であってもリード線を切断する虞はない。しかし、ガスセンサが外部から、例えば振動による負荷を受けた場合に、第２保護部材とリード線とが当接した状態では接触摩擦による摩耗等が生ずる虞がある。そこで請求項１０に係る発明のように、第２保護部材が、リード線と非接触の状態で外筒に組み付けられることが望ましい。さらに、リード線と第２保護部材とは、１ｍｍ以上離間していることが好ましい。
【００４０】
第２保護部材を外筒に機械接合するにあたって、請求項１１に係る発明のように、栓部材を外筒に固定するために形成された加締部を利用し、その加締部に外嵌めによって第２保護部材を機械接合すれば、外筒もしくは栓部材に第２保護部材の組み付けのための部位を新たに形成することもなく、簡単に組み付けを行うことができる。
【００４１】
ところで、栓部材が外部から被水したときに、大気連通孔の通気性能を低下させないように、栓部材には水捌けを補助するための溝部を設ける場合がある。請求項１２に係る発明のように、回転規制部としてこの溝部を利用し、溝部に係合可能なように被覆部から径方向外側に延びる腕部を有した第２保護部材を用いれば、第２保護部材に回転規制部と係合する部位を新たに形成することもない。
【００４２】
さらに、第２保護部材を外筒に機械接合する上で、掛留部を筒状に形成して外筒の後端側に被せて機械接合する形態としたことで、掛留部の機械強度を高め、外筒の後端に対する掛留部のぐらつきを抑制し、ひいては腕部を介して掛留部に接続された被覆部のぐらつきを抑制することができ、フィルタ部材を確実に保護することができる。
【００４３】
さらに請求項１３に係る発明のように、筒状の掛留部の内周面から内向きに内突部を突出させて、その内突部が加締部と係合するようにすれば、その内突部により加締部との機械接合を維持し、第２保護部材のぐらつきを抑制することができる。そして掛留部の内周面と外筒の外周面との間にクリアランスを設けることができるので、ガスセンサの組み立て時に第２保護部材を取り付ける際に、外筒の後端側に掛留部を被せ易い。このような内突部は、掛留部の内周面に突起を接合したり、外周面を内向きに押し込んで、いわゆるダボ状に形成したりして設けるとよい。また、外周面にＬ字型やコの字型、半円型などの切り込みを入れ、自由端側を内向きに押し込むことで形成してもよい。この場合、内突部がバネ性を有することができ、付勢力をもって加締部との係合を維持しつつ、外筒に対する掛留部のぐらつきをより確実に抑制することができる。
【００４４】
そして、上記の溝部は、水捌けのために大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びている形態である連結腕部を有することがある。この場合、請求項１４に係る発明のように、腕部のうちの２つが連結溝部に配置されていることが好ましい。このように腕部が連結溝部に配置される（つまり２つの腕部が対称になる）ことで第２保護部材を安定して栓部材に固定することができる。
【００４５】
また、請求項１５に係る発明のように、第２保護部材の硬度は、フィルタ部材の硬度よりも硬いことが好ましい。これにより、フィルタ部材が破損することをより防止できる。
【００４６】
また、請求項１６に係る発明のガスセンサの製造方法では、製造用治具に一体に保持させた第１保護部材または第２保護部材を、自身に対し位置決めしつつ製造用治具に保持させたリード線の延伸方向に沿って製造用治具と共にスライド移動させ、自身を外筒の後端側に配置させることができるので、スライド移動の際に第１保護部材または第２保護部材とリード線との接触を回避することができる。そして、第１保護部材または第２保護部材と一体となった製造用治具が外筒の後端側に配置された際には、リード線の案内によって、栓部材のリード線挿通孔の位置に溝部が連結する配置となり、製造用治具が栓部材に対し位置決めされる。これにより、製造用治具に位置決め保持されている第１保護部材または第２保護部材の腕部や通気部または被覆部がそれぞれ栓部材の溝部や大気連通孔に対して位置決めされるので、第１保護部材または第２保護部材をそのまま外筒への取付方向に押圧するだけで、腕部や通気部または被覆部が栓部材の溝部や大気連通孔に配置させつつ掛留部を外筒の加締部に機械接合することができ、栓部材に対し第１保護部材または第２保護部材の向きを揃える手間を省くことができる。
【００４７】
さらに、請求項１７に係る発明のように、保護部材配置工程において、第１保護部材または第２保護部材が外筒に接触するより前に、製造用治具が栓部材と接触した状態にすることができるので、保護部材保持部が栓部材の溝部や大気連通孔のそれぞれに第１保護部材または第２保護部材の腕部や通気部または被覆部を案内する経路を先に形成することができる。第１保護部材または第２保護部材の掛留部は外筒の加締部へ外嵌めにて機械接合されるが、その際に、腕部や通気部または被覆部が溝部や大気連通孔のそれぞれに案内される経路によって位置決めされるため、掛留部のぐらつきが抑制され、より確実に、第１保護部材または第２保護部材の機械接合を行うことができる。
【００４８】
また、請求項１８に係る発明のガスセンサの製造用治具を用いて、保護部材保持部で第１保護部材または第２保護部材を保持し、リード線保持部でリード線を保持しつつ、第１保護部材または第２保護部材とリード線とが互いに接触しないように位置決めすれば、ガスセンサの製造過程においてリード線の延伸方向に沿って第１保護部材または第２保護部材を移動させる際に、第１保護部材または第２保護部材でリード線を擦ったり損傷させたりすることを防止できる。
【００４９】
また、請求項１９に係る発明のように、保護部材保持部は、第１保護部材または第２保護部材の腕部よりも取付方向前方へ突出しているので、外筒の後端側に第１保護部材または第２保護部材を配置する際に、第１保護部材または第２保護部材が外筒に接触するより前に、製造用治具が栓部材と接触した状態にすることができる。従って、第１保護部材または第２保護部材の掛留部は外筒の加締部へ外嵌めにて機械接合する際には、保護部材保持部が栓部材の溝部や大気連通孔のそれぞれに第１保護部材または第２保護部材の腕部や通気部または被覆部を案内する経路が形成されているため、機械接合の際の第１保護部材または第２保護部材のぐらつきが抑制され、より確実に、第１保護部材または第２保護部材の機械接合を行うことができる。
【００５０】
ところで、リード線保持部は溝状をなし、その溝内にリード線を配置しつつスライド移動できるようにリード線を保持するため、リード線保持部の溝の深さが深ければ、スライド移動の際のリード線の抜けを抑制しやすい。一方、取付方向の前方側に突出して設けられる保護部材保持部は、第１保護部材または第２保護部材を保持する上でその形状や大きさに制約を生ずるため、溝状のリード線保持部が保護部材保持部を利用して形成された場合、その溝の深さを十分に得られなくなる虞がある。そこで請求項２０に係る発明のように、リード線保持部の溝の深さを取付方向の後方側の部位において深く形成すれば、リード線保持部によるリード線の保持をより確実に行うことができ、第１保護部材または第２保護部材を保持した製造用治具をリード線の延伸方向に移動させても、リード線保持部からリード線が抜けにくく、より確実に、リード線を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明を具体化したガスセンサの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、第１の実施の形態として、ガスセンサ１を例に、その構造について図１〜図５を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態のガスセンサ１の構造を示す縦断面図である。図２は、グロメット９の斜視図である。図３は、第１の実施の形態の保護部材１００の斜視図である。図４は、ガスセンサ１を軸線Ｏ方向後端側（図１における上側）から見た図である。図５は、図４の１点鎖線で示す屈曲線Ａ−Ａにおいて矢視方向から見たガスセンサ１の後端側の部分拡大断面図である。
【００５２】
なお、図１に示すガスセンサ１は自動車等の内燃機関のエンジンから排出される排気ガスの排気管（図示外）に取り付けられて使用されるものであり、軸線Ｏ方向において、排気管内に挿入される検出素子６の先端部に向かう側（閉じている側であり図中下側）を先端側とし、これと反対方向に向かう側（図中上側）を後端側として説明するものとする。
【００５３】
図１に示すガスセンサ１は、排気管内を流通する排気ガス中の酸素の有無を検出するためのセンサであり、細長で先が閉じられた筒状の検出素子６を主体金具５や外筒３、プロテクタ４内に保持した構造を有する。ガスセンサ１からは、この検出素子６の出力する信号を取り出したり、検出素子６に併設されるヒータ７への通電を行ったりするためのリード線１８が引き出されており、ガスセンサ１とは離れた位置に設けられる図示外のセンサ制御装置あるいは自動車の電子制御装置（ＥＣＵ）に電気的に接続されている。
【００５４】
ガスセンサ１の検出素子６は、ジルコニアを主成分とする固体電解質体６１を軸線Ｏ方向に延びる有底筒状に形成したものを基体として構成されたものである。固体電解質体６１の内面には、ＰｔまたはＰｔ合金からなる基準電極６２がそのほぼ全面を覆うように多孔質状に形成されている。また、固体電解質体６１の外面にも、基準電極６２と同様に、ＰｔまたはＰｔ合金からなる検出電極６３が多孔質状に形成されている。検出素子６の先端側（閉じている側）は検出部６４として構成され、外面の検出電極６３が排気管（図示外）内を流通する排気ガス中に晒される。図示しないがこの検出電極６３は耐熱性セラミックスよりなる多孔質状の電極保護層により被覆されており、排気ガスによる被毒から保護されている。また、検出素子６の軸線Ｏ方向の略中間位置には、径方向外側に向かって突出する鍔状のフランジ部６５が設けられている。そして、検出素子６の筒内には、固体電解質体６１を加熱して活性化させるための棒状のヒータ７が挿入されている。
【００５５】
検出素子６は、自身の径方向周囲を筒状の主体金具５に取り囲まれた状態で、その主体金具５の筒孔５５内に保持されている。主体金具５はＳＵＳ４３０等のステンレス鋼からなる筒状の部材であり、先端側に、排気管の取付部（図示外）に螺合する雄ねじ部５２が形成されている。雄ねじ部５２よりも先端側には、その外周に後述するプロテクタ４が係合される先端係合部５６が形成されている。検出素子６の検出部６４は、この先端係合部５６よりも先端側に突出されている。
【００５６】
主体金具５の雄ねじ部５２の後端側には径方向に拡径された工具係合部５３が形成されており、ガスセンサ１を排気管の取付部（図示外）に取り付ける際に使用される取り付け工具が係合される。この工具係合部５３と雄ねじ部５２との間の部位には、排気管の取付部を介したガス抜けを防止するための環状のガスケット１１が嵌挿されている。そして主体金具５の後端側には、自身の筒孔５５内で保持する検出素子６を加締め固定するための加締部５７が設けられている。検出素子６の後端部６６は、この加締部５７よりも後端側に突出されている。そして、工具係合部５３と加締部５７との間には、その外周に後述する外筒３の先端部３１が係合される後端係合部５８が形成されている。
【００５７】
次に、主体金具５の筒孔５５内の先端側にはその内周を径方向内側に向けて突出させた段部５９が設けられており、この段部５９に、金属製のパッキン１２を介し、アルミナからなる筒状の支持部材１３が係止されている。支持部材１３の内周も段状に形成されており、その段状の部位に配置される金属製のパッキン１４を介し、検出素子６のフランジ部６５が支持部材１３により支持されている。さらに筒孔５５内には、支持部材１３の後端側に滑石粉末からなる充填部材１５が充填され、その充填部材１５を支持部材１３との間で挟むように、充填部材１５の後端側にアルミナ製で筒状のスリーブ１６が配置されている。
【００５８】
スリーブ１６の後端側には環状のリング１７が配置されており、主体金具５の加締部５７を内側先端方向に加締めることで、リング１７を介し、スリーブ１６が充填部材１５に対して押しつけられている。この加締部５７の加締めを通じ、充填部材１５が、主体金具５の段部５９に係止された支持部材１３に向けて検出素子６のフランジ部６５を押圧するように圧縮充填されると供に、主体金具５の筒孔５５の内周面と検出素子６の外周面との間の間隙が気密に埋められている。このように、検出素子６は、主体金具５の加締部５７と段部５９との間において挟持された各部材を介し、主体金具５の筒孔５５内で保持されている。
【００５９】
次に、主体金具５の先端係合部５６には、その先端係合部５６から軸線Ｏ方向の先端側に向け突出された検出素子６の検出部６４を覆うプロテクタ４が、溶接によって組み付けられている。プロテクタ４は、ガスセンサ１が排気管（図示外）に取り付けられた際に排気管内に突き出される検出素子６の検出部６４を、排気ガス中に含まれる水滴や異物等の衝突から保護するものである。プロテクタ４は、有底筒状をなし開放された側の周縁部が先端係合部５６に接合される外側プロテクタ４１と、その外側プロテクタ４１の内部に固定された有底筒状の内側プロテクタ４５とからなる２重構造をなすように構成されている。外側プロテクタ４１および内側プロテクタ４５の外周面には内部に排気ガスを導入し、検出素子６の検出部６４へと導くための導入口４２がそれぞれ開口されている（内側プロテクタ４５のガス導入口は図示せず。）。また、外側プロテクタ４１および内側プロテクタ４５の底面には、内部に入り込んだ水滴や排気ガスを排出するための排出口４３，４８がそれぞれ開口されている。
【００６０】
また、前述したように、検出素子６の後端部６６は、主体金具５の後端（加締部５７）よりも後方に突出されている。この後端部６６よりも軸線Ｏ方向の後端側には、絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ８が配置されている。セパレータ８は、その内部に、検出素子６の基準電極６２および検出電極６３や、ヒータ７の有する発熱抵抗体に通電するため後端側にて露出された一対の電極７１（図１ではそのうちの一方の電極７１を示している。）にそれぞれ電気的に接続される４つの接続端子１９（図１ではそのうちの３つの接続端子１９を示している。）が、互いに接触しないように分離するためのものであり、各接続端子１９が独立して収容される収容部８２を有する。この収容部８２はセパレータ８を軸線Ｏ方向に貫通しており、セパレータ８よりも先端側と後端側との間における大気連通が可能に構成されている。各接続端子１９には４本のリード線１８の芯線がそれぞれ加締め接合されており（図１ではそのうちの３本のリード線１８を示している。）、各リード線１８は、後述するグロメット９を介してガスセンサ１の外部に引き出されている。また、セパレータ８の外周面には径方向外側に突出するフランジ部８１が設けられており、そのフランジ部８１よりも先端側の外周面に、略円筒状の保持金具８５が嵌挿されている。
【００６１】
次に、主体金具５の後端係合部５８には、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼からなる筒状の外筒３の先端部３１が係合されている。この先端部３１は外周側から加締められ、更に外周を一周してレーザ溶接が施されて、後端係合部５８に接合されている。外筒３は、軸線Ｏ方向に沿って後端側へ向けて延びており、検出素子６の後端部６６やそれよりも後端側に配置されるセパレータ８の外周を径方向に取り囲んでいる。セパレータ８の配置位置に相当する外筒３の外周面は径方向に加締められており、これにより、保持金具８５が、自身の内部にセパレータ８を保持しつつ、外筒３の内側にて加締め保持されている。
【００６２】
また、外筒３の後端側の開口３２には、フッ素系ゴムからなるグロメット９が嵌合されている。図２に示すように、グロメット９は、軸線Ｏ方向を高さ方向とする略円柱状に形成された栓部材であり、外筒３の後端側を塞いでいる。ガスセンサ１への組み付け時に後端向きの面となる天面９９は、径方向の外周側から中央側へ向けて盛り上がる傾斜面として形成されている。そして、その径方向の中央には軸線Ｏ方向に貫通する大気連通孔９１が形成されており、その大気連通孔９１よりも外周側にも、軸線Ｏ方向に貫通する４つのリード線挿通孔９２が周方向に等間隔となる位置にそれぞれ形成されている。なお、グロメット９が、本発明における「栓部材」に相当する。
【００６３】
ここで図１に示すように、大気連通孔９１は、グロメット９によって閉栓された外筒３内に大気を導入するために設けられたものである。外筒３内には検出素子６が後端部６６を突き出した形態で主体金具５に保持されているが、その検出素子６の筒内に形成された基準電極６２が、大気連通孔９１およびセパレータ８の収容部８２を介し、大気に晒されるように構成されている。また、４つのリード線挿通孔９２には、検出素子６の検出電極６３および基準電極６２やヒータ７の一対の電極７１と図示外のセンサ制御装置またはＥＣＵとを電気的に接続する４本のリード線１８が、それぞれ独立に挿通される（図１ではそのうちの２本のリード線１８がリード線挿通孔９２に挿通された状態を示している。）。
【００６４】
また、図２に示すように、グロメット９の天面９９には、大気連通孔９１の形成位置を起点とし、外周側へ向けて径方向に沿って溝状に延びる４つの溝部９３，９４，９５，９６が形成されている。各溝部９３〜９６は、天面９９上に開口する４つのリード線挿通孔９２の位置を避けるように、それぞれ２つのリード線挿通孔９２間を通して配置されている。溝部９３は溝部９５と対をなし、大気連通孔９１の形成位置を起点として互いに対称に延びる連結溝部９７を構成する。溝部９４および溝部９６についても同様に、互いが対をなし、大気連通孔９１の形成位置を起点として互いに対称に延びる連結溝部９８を構成する。そして、天面９９を軸線Ｏ方向に沿って見たときに、連結溝部９７と連結溝部９８とは、大気連通孔９１の形成位置にて直交して交差する配置となっている。
【００６５】
一方、図１に示すように、グロメット９の大気連通孔９１内にはフィルタ部材８７およびその留め金具８８が挿入されている。フィルタ部材８７は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から形成されたミクロンサイズの網目構造を有する薄膜状のフィルタであり、水滴等は通さず大気は連通可能に構成されたものである。留め金具８８は筒状に形成された部材であり、自身の外周と大気連通孔９１の内周との間にフィルタ部材８７を挟み、グロメット９に固定する。上記したグロメット９の溝部９３〜９６は、フィルタ部材８７を通過できなかった水滴等がフィルタ部材８７上で溜まらないように外周側へ導く流路を形成するものである。
【００６６】
このように、大気連通孔９１にフィルタ部材８７および留め金具８８が挿入され、リード線挿通孔９２にリード線１８が挿通されたグロメット９は、セパレータ８に後端側から当接するように外筒３の開口３２に嵌合されている。この状態で外筒３の開口３２よりやや先端側の部位が外周側から径方向内側に加締められ、グロメット９が外筒３に固定されている。なお、加締めによって形成された加締部３５は、外筒３の外周面において径方向に凹んだ状態で周方向に一周する溝状をなしている。
【００６７】
次に、外筒３の後端側には、グロメット９の大気連通孔９１を覆い、草木との接触や飛石等の衝突など、外部からの衝撃からフィルタ部材８７を保護して破損を防止するための保護部材１００が組み付けられている。保護部材１００は、ＳＵＳ等のステンレス鋼の板材にプレス加工等を施し、図３に示すように、キャップ状に形成したものである。なお、保護部材１００が、本発明における「第１保護部材」に相当する。
【００６８】
保護部材１００は、金属板を円形板状に加工した通気部１１０を有しており、その通気部１１０には、金属板を底面側（図３における下側）から厚み方向に押し込むように陥没させ、金属板を貫通する開口部１１６が形成された、いわゆるカマクラ状をなす陥没部１１５が設けられている。この通気部１１０の周縁には、径方向外側へ向けて四方に延びる板状をなす４本の腕部１２０，１２５，１３０，１３５が形成されている。各腕部１２０，１２５，１３０，１３５それぞれの延設方向の先端部１２１，１２６，１３１，１３６側は、通気部１１０の厚み方向底面側向き（下向き）に傾斜されている。各腕部１２０，１２５，１３０，１３５は、保護部材１００がガスセンサ１に組み付けられたときに、それぞれの先端部１２１，１２６，１３１，１３６が外筒３の開口３２の外周よりも径方向外側に配置されるように、自身の延設方向の長さが決められている（図５参照）。
【００６９】
また、各腕部１２０，１２５，１３０，１３５の先端部１２１，１２６，１３１，１３６は、円環状の連結部１４０によって、それぞれが周方向に連結されている。そして連結部１４０の外周側の周縁は、通気部１１０の厚み方向底面側向きに延長されており、筒状をなす掛留部１５０が形成されている。掛留部１５０の内径は外筒３の後端部分の外径よりもやや大きく形成され、延長方向（通気部１１０の厚み方向）の長さは、外筒３の後端から加締部３５よりもさらに先端側に延びる大きさに形成されている。また、掛留部１５０の周壁には、掛留部１５０の開口側（延長方向先端側）の縁端１５１側で閉じられ連結部１４０側の縁端１５２へ向けて延びるコの字状の切り欠きが設けられており、その切り欠きの開放側（縁端１５２側）の自由端１５６を内向きに押し込んで、掛留部１５０の内周側に突出する内突部１５５が形成されている。内突部１５５は、掛留部１５０の周方向に略等間隔となる６箇所に設けられている（６箇所とするのは一例であり、１箇所以上設ければ足りる。）。また、掛留部１５０の縁端１５１に近い位置には、周壁を押し込んで内向きに突出させた突状部１５８が設けられている。突状部１５８は、内突部１５５とは重ならず、周方向で略等間隔となる３箇所に設けられている（図３ではそのうちの２箇所を示している。）。なお、突状部１５８の形成箇所を３箇所とするのは一例であるが、保護部材１００を外筒３に取り付けた際のぐらつきを抑制する観点から、突状部１５８は３箇所以上設けることが好ましい。
【００７０】
このような構成の保護部材１００は、図４，図５に示すように、筒状の掛留部１５０をその縁端１５１側から外筒３の後端に被せ、フィルタ部材８７の後端側にて大気連通孔９１の内周を軸線Ｏ方向に延ばした領域に通気部１１０を配置させ、この通気部１１０で大気連通孔９１を塞ぐようにして、ガスセンサ１への取り付けが行われる。このとき、保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５は、それぞれグロメット９の溝部９３，９４，９５，９６内に配置され、それぞれの先端部１２１，１２６，１３１，１３６は、溝部９３，９５を通って外方に突出されるように、外筒３の開口３２の外周よりも外側に配置される。そして各先端部１２１，１２６，１３１，１３６を接続する連結部１４０の外周側の周縁から延長された掛留部１５０は、外筒３の後端側の外周面を取り囲むように配置される。掛留部１５０の突状部１５８は、外筒３の外周面のうち、加締部３５の形成されていない部位の外周面に当接し、この突状部１５８によって、掛留部１５０の開口側の縁端１５１が外筒３に対し径方向に位置決めされる。また、掛留部１５０において内向きに押し込まれた形態をなす内突部１５５のそれぞれの自由端１５６が、外筒３の後端側において、加締部３５により形成された溝状の凹部内の壁面（先端向きとなる面）に当接する。
【００７１】
ここで、軸線Ｏ方向における溝部９３〜９６の傾斜角度と、通気部１１０に対する腕部１２０，１２５，１３０，１３５の傾斜角度は、略同一に設定されている。このため、加締部３５に掛留部１５０の内突部１５５が係止された状態では、溝部９３〜９６と腕部１２０，１２５，１３０，１３５とそれぞれ密接状態となる。このように、保護部材１００は、外筒３の後端側に掛留部１５０を外側から嵌め込んで（外嵌めして）加締部３５に内突部１５５を係止させて、腕部１２０，１２５，１３０，１３５でグロメット９を押さえるようにして、外筒３と機械接合される。換言すると、グロメット９の溝部９３〜９６内に配置される腕部１２０，１２５，１３０，１３５と、加締部３５に当接される掛留部１５０の内突部１５５との間で、外筒３と一体になったグロメット９が挟み込まれることで、保護部材１００が外筒３に機械接合される。
【００７２】
なお、上記のように、保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５が溝部９３〜９６と密接状態にはならずとも、連結部１４０が外筒３の後端に当接し、その連結部１４０と、加締部３５に当接する掛留部１５０の内突部１５５との間で外筒３を挟み込むようにしても、保護部材１００を外筒３に機械接合させることが可能である。
【００７３】
また、前述したように、外筒３の加締部３５は、外筒３の外周面において径方向に凹んだ状態で周方向に一周する溝状をなしている。この加締部３５への掛留部１５０の内突部１５５の係止は、内突部１５５の、軸線Ｏ方向における後端側に位置する自由端１５６が、加締部３５の後端側の壁面（先端向きとなる面）に当接することによってなされる。従って、掛留部１５０は、加締部３５の周方向には係止されていないこととなるが、保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５がそれぞれグロメット９の溝部９３〜９６内に配置されるため、溝部９３〜９６の内壁面がストッパーとして作用し、保護部材１００の軸線Ｏ方向を中心とする周方向への回転を規制する。このため、グロメット９の溝部９３〜９６を避けて設けられたリード線挿通孔９２に挿通されたリード線１８は、溝部９３〜９６に位置決めされた保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５に対しても接触することがない。さらに、リード線１８は、腕部１２０，１２５，１３０，１３５および通気部１１０のいずれからも１ｍｍ以上離間して配置されているため、リード線１８が曲がっても、これらとの接触による損傷を防止できる。
【００７４】
また、保護部材１００の内突部１５５は掛留部１５０の周壁を内向きに押し込んで形成したものであり、バネ性を有するため、外筒３の加締部３５に対し付勢力をもって係合を維持することができる。さらに、突状部１５８により径方向における掛留部１５０の位置決めがなされるため、保護部材１００は、外筒３の後端側においてぐらつくことなく確実な機械接合をなすことができる。
【００７５】
そして大気連通孔９１内に配置されるフィルタ部材８７の後端側にて大気連通孔９１の内周を軸線Ｏ方向に延ばした領域に配置される通気部１１０は、保護部材１００のぐらつきが抑制されることによって、大気連通孔９１に対する自身のぐらつきも抑制される。従って通気部１１０が、草木との接触や飛石等の衝突など、外部からの衝撃を受けても、これら衝撃に対するフィルタ部材８７の保護を維持することができ、フィルタ部材８７の破損を確実に防止することができる。一方で、この通気部１１０で大気連通孔９１を塞ぐものの、通気部１１０の陥没部１１５に設けられた開口部１１６によって、通気部１１０を介した大気連通孔９１内の通気性が確保される。そしてフィルタ部材８７によって、外筒３内への水滴等の進入が阻止されつつも大気は導入され、検出素子６の基準電極６２が大気に晒されることによって検出素子６が機能し、酸素の有無の検出が行われる。
【００７６】
次に、本発明に係るガスセンサの第２の実施の形態として、ガスセンサ２００をその一例に、図６〜図８を参照しながら説明する。図６は、第２の実施の形態の保護部材２０５の斜視図である。図７は、第２の実施の形態のガスセンサ２００を軸線Ｏ方向後端側（図１における上側）から見た図である。図８は、図７の１点鎖線で示す屈曲線Ｂ−Ｂにおいて矢視方向から見た第２の実施の形態のガスセンサ２００の後端側の部分拡大断面図である。
【００７７】
なお、第２の実施の形態のガスセンサ２００は、第１の実施の形態のガスセンサ１に用いた保護部材１００とは形態の異なる保護部材２０５を用いて作製されたものである。つまり、ガスセンサ２００を構成する部品のうち、保護部材２０５以外の部品はガスセンサ１のものと同一のものが用いられている。従ってここでは保護部材２０５について説明し、その他の部位については説明を省略もしくは簡略化する。
【００７８】
図６示す、保護部材２０５は、図３に示した第１の実施の形態の保護部材１００とは異なり、通気部１１０の代わりに円形板状の被覆部２１０が設けられている。この被覆部２１０には開口が設けられておらず、被覆部２１０の板面の大きさが、大気連通孔９１（図８参照）の開口の大きさとほぼ同じになるように構成されている。被覆部２１０の周縁には、径方向外側へ向けて四方に延びる板状をなす２本の腕部２２０，２３０が形成されている。各腕部２２０，２３０それぞれの延設方向の先端部２２１，２３１側は被覆部２１０の厚み方向底面側向き（下向き）に傾斜され、円環状の連結部２４０によって周方向に連結されている。ここで、第２の実施の形態では、保護部材２０５の被覆部２１０に対する各腕部２２０，２３０の傾斜角度が、保護部材１００の通気部１１０に対する腕部１２０，１２５，１３０，１３５の傾斜角度よりも大きくなるように設定されている。なお、保護部材２０５が、本発明における「第２保護部材」に相当する。
【００７９】
また、連結部２４０の外周側の周縁は、被覆部２１０の厚み方向底面側向きに延長され、筒状をなす掛留部２５０として形成されている。この掛留部２５０の構成は第１の実施の形態と同様であり、周壁に、コの字状の切り欠きの開放側（縁端２５２側）の端部２５６を内向きに押し込んだ内突部２５５と、縁端２５１に近い位置にて内向きに突出する突状部２５８とが形成されている。
【００８０】
このように構成された保護部材２０５は、第１の実施の形態と同様に、掛留部２５０を外筒３の後端側に外嵌めし、内突部２５５を加締部３５に係止させて機械接合することにより、ガスセンサ２００に取り付けられる。このとき、上記のように大気連通孔９１の開口とほぼ同じ大きさの被覆部２１０は、大気連通孔９１の蓋をするように配置される。このため、図７に示すようにガスセンサ２００を後方側から軸線Ｏ方向（図８参照）に沿って見たときに、フィルタ部材８７は被覆部２１０に覆われて、フィルタ部材８７（図８参照）を完全に視認できない。これにより、フィルタ部材８７は草木との接触や飛石等の衝突などから保護され、外部からの衝撃による破損が防止される。
【００８１】
また、被覆部２１０に対する腕部２２０，２３０の傾斜角度が保護部材１００（図３参照）のものと異なることから、図８に示すように、グロメット９の軸線Ｏ方向における溝部９３〜９６の傾斜角度と、被覆部２１０に対する腕部２２０，２３０の傾斜角度との間には、差が生ずる（なお、図８ではそのうちの腕部２２０および溝部９３，９６を示す。）。このため、保護部材２０５の腕部２２０，２３０は、グロメット９の溝部９３，９５に当接しながらも、被覆部２１０に近い側で溝部９３，９５との間に隙間を生ずる。このため被覆部２１０は、溝部９３〜９６の大気連通孔９１側における溝底の位置よりも軸線Ｏ方向後端側に若干ずれた位置にて腕部２２０，２３０に支えられる配置構成となり、腕部の設けられていない溝部９４，９６側（図７参照）では、被覆部２１０とグロメット９との間に間隙２６０，２６５（図８ではそのうちの間隙２６５を示す。）を生ずる。これにより、フィルタ部材８７（図１６参照）が大気連通孔９１を介して直接外部に露出しない形態で、間隙２６０，２６５を通じ、大気連通孔９１を介しての外筒３の内部と外部との通気性が確保される。
【００８２】
なお、本発明は上記実施の形態に限らず、各種変更が可能なことは言うまでもない。第１の実施の形態の保護部材１００の通気部１１０は、草木との接触や飛石等の衝突など、外部からの衝撃によるフィルタ部材８７の破損を防止できればよく、例えば、通気部１１０の板面に、周縁部を残し開口を設け、その開口に金網状のメッシュ部材を設けてもよい。また、草木との接触や飛石等の衝突による外部からの衝撃を防ぐことができる大きさの開口であればメッシュ部材は無くともよいし、あるいは針穴状にしつつ開口の数を増やし、合計での開口面積を大きして通気性を確保してもよい。
【００８３】
また、第２の実施の形態の保護部材２０５において、通気性を確保するため腕部２２０，２３０は２本としたが、３本にしてもよいし、あるいは保護部材１００と同様に４本とし、その幅を、グロメット９の溝部９３〜９６の溝幅よりも細くすることで、通気用の間隙を形成してもよい。もちろん、グロメット９側を加工し、例えば保護部材２０５の腕部２２０，２３０と溝部９３，９５との間の隙間に通ずる切り欠き等を設け、その切り欠きを介して被覆部２１０とフィルタ部材８７との間に大気を導入できるようにし、通気性を確保してもよい。
【００８４】
また、保護部材１００の内突部１５５は、外周面にコの字型の切り込みを入れ、自由端側を内向きに押し込むことにより作製したが、切り込みはＬ字型や半円型など、任意の形状を有してもよい。このような形態の内突部１５５であれば、内突部１５５はバネ性を有することができ、付勢力をもって加締部３５との係合を維持しつつ、外筒３に対する保護部材１００のぐらつきをより確実に抑制することができる。もちろん、掛留部１５０の内周面に突起を接合してもよいし、外周面を内向きに押し込む、いわゆるダボ状に形成してもよい。
【００８５】
また、図９に示す保護部材３００のように、保護部材１００と同様に設けた筒状の掛留部３５０の縁端３５１側から縁端３５２側へ向けて延びるスリット状の切込部３５４を複数（例えば４つ）設けてもよい。この場合、切込部３５４は、周方向において内突部３５５と交互に配置されるように設けるとよい。保護部材３００をガスセンサに取り付ける際に、内向きに押し込まれた内突部３５５が外筒３の外周面に当接すると、内突部３５５を押し曲げる応力がかかるため、掛留部３５０の外筒３の後端側への嵌め込みが行いにくくなる。しかし、このように切込部３５４を設けることで、掛留部３５０の縁端３５１側が縁端３５２側を支えに若干撓むことができるので、外筒３の後端側への掛留部３５０の嵌め込みを容易に行うことができる。また、図示しないが、保護部材１００と同様の突状部１５８を掛留部３５０に設け、外筒３に対する掛留部３５０のぐらつきを抑制すれば、なお好ましい。
【００８６】
また、グロメット９には、溝部９３〜９６が形成されていなくともよい。この場合、グロメット９の天面９９上に少なくとも一対の突起部を設け、突起部に挟まれる位置に、保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５が配置されるようにするとよい。あるいは溝部９３〜９６が部分的に溝状に形成されたものであってもよい。つまり、大気連通孔９１付近では溝状をなすものの外周側に近づくに従って深さがなくなり、天面９９と同一化していてもよい。また、溝部は１つでもよいし２つ以上であってもよく、４つに限定するものではない。
【００８７】
また、外筒３の開口３２に凹部あるいは一対の凸部を設け、その凹部内あるいは一対の凸部間に腕部１２０，１２５，１３０，１３５が配置されるように保護部材１００の組み付けを行い、保護部材１００の周方向への回転を規制してもよい。また、外筒３の開口３２付近の加締めを行って加締部３５を形成する際に加締部３５内に掛留部１５０の周方向への移動を規制する凸部等を設けても、あるいは周方向に部分的な加締めを行っても、同様に、保護部材１００の周方向への回転の規制が可能である。
【００８８】
ところで、上記各実施の形態のガスセンサ１，２００を製造する場合、保護部材１００，２０５をそれぞれの外筒３の後端側に外嵌めするには、あらかじめ、保護部材１００，２０５を除くガスセンサ１，２００の中間体（後述する保護部材被装着体）を組み立てた上で、掛留部１５０，２５０の筒孔内にリード線１８を挿通させつつ保護部材１００，２０５を移動させ、外筒３の後端側に配置することとなる。このとき、例えば第１の実施の形態のガスセンサ１では、保護部材１００の通気部１１０と４本の腕部１２０，１２５，１３０，１３５と連結部１４０とに囲まれて独立する４つの間隙のそれぞれに各リード線１８が挿通されることとなり、その状態で、リード線１８の延伸方向に沿って保護部材１００を移動させるとリード線１８に接触し、リード線１８が損傷する虞がある。そこで、上記各実施の形態のガスセンサ１，２００を製造する際には、リード線１８と保護部材１００，２０５とが接触し難くなるように、両者の位置決めを行える製造用治具を用い、ガスセンサ１，２００への保護部材１００，２０５の組み付けを行っている。以下、第１の実施の形態のガスセンサ１を例に、ガスセンサの製造方法ならびにその製造用治具について説明する。
【００８９】
まず、ガスセンサ１を製造する際に用いる製造用治具として、取付治具４００を例に、その構造について、図３および図１０〜図１３を参照して説明する。図１０は、取付治具４００の斜視図である。図１１は、取付治具４００を取付方向の前方から（図１０における矢印Ｃ方向に）見た図である。図１２は、取付治具４００を取付方向の後方から（図１０における矢印Ｄ方向に）見た図である。図１３は、図１０（または図１１）の２点鎖線で示す屈曲線Ｅ−Ｅにおいて矢視方向から見た取付治具４００の屈曲断面図である。
【００９０】
図１０に示す取付治具４００は、ガスセンサ１（図１参照）を組み立てる際に、図３に示す保護部材１００を外筒３の後端側に配置するための治具であり、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）から作製され、取付方向に沿った中心軸Ｐ（図中１点鎖線で示す。）を有する円柱形状をなしている。図１０〜図１３に示すように、取付治具４００は、取付方向の後方側にて拡径され段状をなす基部４２０を有し、その基部４２０から取付方向前方側へ向けて突出するように、保護部材保持部４１０が形成されている。この保護部材保持部４１０は、保護部材１００を取付治具４００自身と一体に保持するための部位であり、具体的に、保護部材１００の通気部１１０と腕部１２０，１２５，１３０，１３５と連結部１４０とに囲まれてなる間隙（図３参照）に挿入可能な突出部４１１が、周方向に４つ並んで配置された構成をなす。保護部材１００を保持する際には、中心軸Ｐの周方向にて隣り合う２つの突出部４１１の側面４１２間に、腕部１２０，１２５，１３０，１３５がそれぞれ挿入される。
【００９１】
また、各突出部４１１の中心軸Ｐ側を向く内面４１３は、中心軸Ｐを囲み通気部１１０が挿入される通路を形成する。その際に通気部１１０が負荷を受けるように、通路の内径は通気部１１０の外周の大きさよりもやや小さく形成されている。そして図１３に示すように、保護部材保持部４１０の基部４２０側の根元付近において、内面４１３の形成する通路は拡径されており、通気部１１０がこの位置に移動すれば、通気部１１０は各内面４１３より受ける負荷から解放される。このとき、通気部１１０と基部４２０との接触を防止するため、基部４２０には、突出部４１１の内面４１３が形成する通路に連続する凹部状の収容部４２１が形成されている。さらに突出部４１１の外面４１４は、保護部材１００の内突部１５５との間に間隙を有する位置に形成されている。ところで、保護部材保持部４１０の突出部４１１はそれぞれ基部４２０から突出する形態であるが、後述するガスセンサ１の製造過程において、保護部材１００が外筒３の後端側に嵌まるよりも先に、保護部材保持部４１０の取付方向の先端面４１５がグロメット９の天面９９に当接するように、突出部４１１の基部４２０からの突出長さが調整されている。つまり、取付治具４００に保護部材１００を保持した際に、突出部４１１の先端面４１５は、少なくとも腕部１２０，１２５，１３０，１３５の位置よりも、取付方向前方に配置される。換言すると、保護部材１００の通気部１１０が取付治具４００の収容部４２１内に収容された状態にあり、且つ、保護部材保持部４１０の先端面４１５がグロメット９の天面９９に当接した状態では、保護部材１００が外筒３と接触することがないように、突出部４１１の基部４２０からの突出長さ（中心軸Ｐ方向における先端面４１５の位置）が決められている。
【００９２】
また、図１０〜図１３に示すように、取付治具４００の外周面には、中心軸Ｐに沿って保護部材保持部４１０の取付方向先端面から基部４２０の取付方向後端面へ貫く溝状をなす４本のリード線保持部４３０が形成されている。リード線保持部４３０は、保護部材保持部４１０の中心軸Ｐに対する各突出部４１１の断面において中央の位置に設けられた、円形状の断面を有する底部壁面４３１と、その底部壁面４３１を保護部材１００の外周面側に露出させるべく、底部壁面４３１の内径（断面の直径）より細幅にて対向する側部壁面４３２とから構成される。底部壁面４３１の内径はガスセンサ１のリード線１８（図１参照）の外径と略同径に形成されている。このリード線保持部４３０にリード線１８が挿入された際に、リード線１８は底部壁面４３１内に配置されるが、側部壁面４３２がリード線１８の外径よりも細幅となるのでリード線１８の抜け防止として機能する。また、保護部材保持部４１０の取付方向の先端面４１５がグロメット９の天面９９に当接した際に、グロメット９のリード線挿通孔９２と取付治具４００の底部壁面４３１とが連結されるように、中心軸Ｐと直交する断面における４つの底部壁面４３１の中心軸Ｐに対する配置関係が、グロメット９の軸線Ｏと直交する断面における４つのリード線挿通孔９２の軸線Ｏに対する配置関係と略一致するように構成されている。また、基部４２０の外径は、保護部材１００の連結部１４０の内径よりも大きく形成されている。このため、基部４２０におけるリード線保持部４３０の溝の深さは保護部材保持部４１０における溝の深さよりも深く、側部壁面４３２によるリード線１８の抜け防止は、基部４２０側にて、より確実になされる。
【００９３】
次に、この取付治具４００を用い、ガスセンサ１を製造する方法について、図１４〜図１７を参照して説明する。図１４は、保護部材保持工程を示す図である。図１５は、リード線保持工程を示す図である。図１６は、保護部材配置工程を示す図である。図１７は、機械接合工程を示す図である。なお、図１４〜図１７のガスセンサ１や取付治具４００の断面図は、図４において２点鎖線で示す屈曲線Ｚにて矢視方向から見た場合を例に示したものである。以下では外筒３の後端側に保護部材１００を取り付ける過程を中心に説明するが、ガスセンサ１のその他の部位の製造過程については公知であるため省略あるいは簡略化して説明する。
【００９４】
図１に示す、ガスセンサ１の主体金具５は、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼からなるパイプ状の鋼材に鍛造加工を施し、次いで切削加工を施して、工具係合部５３や後端係合部５８、雄ねじ部５２、筒孔５５等の形状を成形した後、雄ねじ部５２にねじ山を転造して作製される。また、検出素子６は、有底筒状に形成した固体電解質体６１の表面上に、例えば印刷により基準電極６２や検出電極６３を形成し、さらに検出電極６３の表面上を覆って電極保護層を形成してから焼成することにより、作製される。そして、別過程で作製したプロテクタ４を溶接により主体金具５に接合し、その主体金具５の筒孔５５内に検出素子６を加締め保持することにより、ガスセンサ１の先端側の組立中間体が作製される。
【００９５】
一方、導電性の板材から作製した４つの接続端子１９のそれぞれにリード線１８の芯線を加締めて接合し、そのうちの２つの接続端子１９をヒータ７の電極７１に接続する。これら接続端子１９とヒータ７をセパレータ８内に収容し、そのセパレータ８を、フィルタ部材８７等を組み付けたグロメット９と共に、外筒３内の所定の位置に配置しつつ、外筒３の外周を加締めて保持することにより、ガスセンサ１の後端側の組立中間体が作製される。
【００９６】
このように作製されたガスセンサ１の先端側の組立中間体と後端側の組立中間体とを互いに組み合わせ、主体金具５の後端係合部５８に係合した外筒３の先端部３１の周囲を加締めると共に、レーザ溶接を施して、両組立中間体を一体にした保護部材被装着体１８０（図１４参照）を作製する。
【００９７】
［保護部材保持工程］
次に、図１４に示すように、保護部材被装着体１８０のグロメット９のリード線挿通孔９２から引き出された４本のリード線１８を、保護部材１００の通気部１１０と腕部１２０，１２５，１３０，１３５（図３参照）と連結部１４０とに囲まれてなる間隙のそれぞれに、腕部１２０，１２５，１３０，１３５や連結部１４０には接触しないように挿通させる。この状態で取付治具４００の取付方向前方側を保護部材１００に向け、中心軸Ｐを保護部材１００の軸線Ｏに揃え、保護部材１００の通気部１１０と腕部１２０，１２５，１３０，１３５と連結部１４０とに囲まれてなる間隙のそれぞれに、保護部材保持部４１０の各突出部１４１を挿入する。つまり、中心軸Ｐに対する周方向にて隣り合う各突出部１４１の側面４１２間に、腕部１２０，１２５，１３０，１３５を通し、４つの突出部４１１の中心軸Ｐ側を向くそれぞれの内面４１３間に、通気部１１０を配置させる。これにより、取付治具４００と保護部材１００とが互いに位置決めされる。そして、取付治具４００をそのまま軸線Ｏに沿って取付方向に移動させ、保護部材１００の通気部１１０を取付治具４００の収容部４２１内に収容すると、内面４１３が通気部１１０の抜け防止として機能し（図１５参照）、保護部材１００は取付治具４００に一体に保持される。
【００９８】
［リード線保持工程］
次に、図１５に示すように、４本のリード線１８を、それぞれが配置されている間隙に挿入された取付治具４００の突出部１４１に設けられているリード線保持部４３０の側部壁面４３２間に挿入し、底部壁面４３１に配置する。各リード線１８は、自身の外径より細幅の側部壁面４３２が抜け防止として機能し、それぞれが配置された底部壁面４３１内にて保持される。従って、リード線１８は、突出部４１１に周囲を囲われて、保護部材１００の通気部１１０、腕部１２０，１２５，１３０，１３５、および連結部１４０との接触から保護される。
【００９９】
［保護部材配置工程］
前述したように、取付治具４００はＮＢＲからなるため、リード線保持部４３０の底部壁面４３１でリード線１８を保持しつつも、リード線１８に対し滑り性を有する。図１６に示すように、取付治具４００に一体に保持された保護部材１００をリード線１８の延伸方向にスライド移動させると、取付治具４００および保護部材１００はリード線１８に案内されて、保護部材被装着体１８０の外筒３の後端側に達する。取付治具４００によって保護部材１００とリード線１８とが接触しないように互いの位置関係が位置決めされるので、このスライド移動の際に保護部材１００でリード線１８を擦ったり損傷させたりする虞がない。
【０１００】
取付治具４００および保護部材１００が保護部材被装着体１８０の外筒３の後端側に達したとき、突出部４１１の基部４２０からの突出長さの規定に従い、保護部材１００と外筒３とが接触するよりも先に、取付治具４００の先端面４１５がグロメット９の天面９９に当接する。このとき、リード線１８に案内されて、取付治具４００のリード線保持部４３０の底部壁面４３１がグロメット９のリード線挿通孔９２に連結する配置となる。これにより、グロメット９に対し取付治具４００が位置決めされるため、各突出部４１１の側面４１２間は、グロメット９の各溝部９３〜９６に連結する配置となり、内面４１３の形成する通路は、グロメット９の大気連通孔９１に連結する配置となる。
【０１０１】
［機械接合工程］
そして図１７に示すように、保護部材１００の連結部１４０を軸線Ｏに沿って取付方向に押圧する。保護部材１００の通気部１１０は、取付治具４００の突出部４１１の内面４１３に案内されて、グロメット９の大気連通孔９１へ向かい、腕部１２０，１２５，１３０，１３５は、各突出部４１１の側面４１２間に案内されて、グロメット９の各溝部９３〜９６へ向かう。また、掛留部１５０の内突部１５５は、保護部材被装着体１８０の外筒３の開口３２に押し広げられる。内突部１５５の自由端１５６が開口３２を乗り越えると、自由端１５６は加締部３５により形成された凹部内の壁面に当接する。一方、掛留部１５０の突状部１５８が外筒３の外周面に当接し、掛留部１５０の開口側の縁端１５１が外筒３に対し径方向に位置決めされる。腕部１２０，１２５，１３０，１３５は、それぞれグロメット９の溝部９３〜９６内に収容され、通気部１１０は、フィルタ部材８７の後端側にて大気連通孔９１の内周を軸線Ｏ方向に延ばした領域に配置されて、大気連通孔９１を塞ぐ。このように、保護部材１００が外筒３に接触するよりも先に取付治具４００がグロメット９に接触し、腕部１２０，１２５，１３０，１３５や通気部１１０をそれぞれ溝部９３〜９６や大気連通孔９１に案内する経路を形成した上で、保護部材１００の保護部材被装着体１８０への機械接合がなされる。このため、機械接合の際に、内突部１５５の持つバネ性によって、外筒３の後端側の開口３２に対し掛留部１５０がぐらつくことを抑制できる。その後の製造過程で取付治具４００が取り除かれ、４本のリード線１８が束ねられて被覆１８１が被せられ、ガスセンサ１が完成する。
【０１０２】
なお、上記した取付治具４００は、保護部材１００を一体に保持でき、且つ、リード線１８が保護部材１００に接触しないように位置決めしつつ、リード線１８の延伸方向に沿ってスライド可能にリード線１８を保持できればよい。例えば図１８に示す取付治具５００のように、保護部材保持部５１０において突出部５１１が２つの形態のものであっても、内面５１３による通気部１１０の保持は可能であり、側面５１２により腕部１２０，１２５，１３０，１３５の周方向への回転も規制できる。さらに、突出部５１１がない部位であっても基部５２０にリード線保持部５３０が形成されていれば、リード線１８の保持および位置決めが可能である。また、図１９に示す取付治具６００のように、保護部材保持部６１０の突出部６１１の外周面６１４を、より径方向の外側に配置し、突出部６１１を保護部材１００の通気部１１０と４本の腕部１２０，１２５，１３０，１３５と連結部１４０とに囲まれて独立する間隙に挿入した際に、外周面６１４が連結部１４０の内周に当接するようにしてもよい。つまり、取付治具６００による保護部材１００の保持を、突出部６１１の外周面６１４を連結部１４０に当接させた状態を維持することによって行ってもよい。あるいは図示しないが、図１０に示す突出部４１１の周方向の配置位置を互いに近づけ、側面４１２間を保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５の幅よりも狭くすれば、腕部１２０，１２５，１３０，１３５の保持による保護部材１００の保持が可能である。もちろん、それらの組み合わせによる保護部材１００の保持を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第１の実施の形態のガスセンサ１の構造を示す縦断面図である。
【図２】グロメット９の斜視図である。
【図３】第１の実施の形態の保護部材１００の斜視図である。
【図４】ガスセンサ１を軸線Ｏ方向後端側（図１における上側）から見た図である。
【図５】図４の１点鎖線で示す屈曲線Ａ−Ａにおいて矢視方向から見たガスセンサ１の後端側の部分拡大断面図である。
【図６】第２の実施の形態の保護部材２０５の斜視図である。
【図７】第２の実施の形態のガスセンサ２００を軸線Ｏ方向後端側（図１における上側）から見た図である。
【図８】図７の１点鎖線で示す屈曲線Ｂ−Ｂにおいて矢視方向から見た第２の実施の形態のガスセンサ２００の後端側の部分拡大断面図である。
【図９】変形例としての保護部材３００の斜視図である。
【図１０】取付治具４００の斜視図である。
【図１１】取付治具４００を取付方向の前方から（図１０における矢印Ｃ方向に）見た図である。
【図１２】取付治具４００を取付方向の後方から（図１０における矢印Ｄ方向に）見た図である。
【図１３】図１０（または図１１）の２点鎖線で示す屈曲線Ｅ−Ｅにおいて矢視方向から見た取付治具４００の屈曲断面図である。
【図１４】保護部材保持工程を示す図である。
【図１５】リード線保持工程を示す図である。
【図１６】保護部材配置工程を示す図である。
【図１７】機械接合工程を示す図である。
【図１８】変形例としての取付治具５００の斜視図である。
【図１９】変形例としての取付治具６００の斜視図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ ガスセンサ
３ 外筒
５ 主体金具
６ 検出素子
９ グロメット
１８ リード線
３５ 加締部
６４ 検出部
８７ フィルタ部材
９１ 大気連通孔
９２ リード線挿通孔
９３，９４，９５，９６ 溝部
１００ 保護部材
１１０ 通気部
１１６ 開口部
１２０，１２５，１３０，１３５ 腕部
１５０ 掛留部
１５５ 内突部
２００ ガスセンサ
２０５ 保護部材
２１０ 被覆部
２２０，２３０ 腕部
２５０ 掛留部
２５５ 内突部
４００ 取付治具
４１０ 保護部材保持部
４３０ リード線保持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出ガスを検出する検出素子を主体金具や外筒の内部に保持しつつ、その外筒の内部と外部との通気性を確保するための通気構造を有するガスセンサおよびその製造方法ならびにその製造用治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ジルコニア等のセラミックスからなる固体電解質体を用い、内燃機関の排出する排気ガス中の特定ガス成分（例えば酸素など）を検出する検出素子を備えたガスセンサが知られている。例えば、酸素を検出する酸素センサの検出素子は、排気ガス中に晒される検出電極と、基準となるガス（通常は大気）中に晒される基準電極とが一対となって固体電解質体を挟むようにその表面上に形成された構成を有する。この検出素子は、固体電解質体に隔てられた２つの雰囲気間、すなわち排気ガスと基準ガス（大気）との間における酸素分圧の差に応じ、両電極間に生ずる起電力によって排気ガス中の酸素の検出を行うものである。
【０００３】
このような酸素センサが内燃機関の排気管に取り付けられたとき、検出素子は、検出電極側が排気管内を流通する排気ガス中に晒されるように直接または間接的に外部に露出された状態で主体金具内に保持されている。そして、主体金具に固定される外筒と主体金具とで、検出電極側と基準電極側とが隔てられている。また、検出素子の検出信号を取り出すためのリード線が外筒の外部に引き出されており、そのリード線の引き出し口には、引き出し口を塞ぐための栓部材が組み付けられている。
【０００４】
栓部材（グロメット）には、リード線（センサ出力リード線およびヒータリード線）を挿通させるリード線挿通孔の他に、排気管の外側で外筒の内部と外部との間の通気性を確保して基準電極側に大気を導入するための大気連通孔（貫通孔）が設けられている。そして栓部材の大気連通孔には、外筒内に大気を導入しつつも水滴等を進入させないようにするためのフィルタ部材が設けられている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−２０８１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の酸素センサでは、フィルタ部材が外部に直接露出されることとなる。通常、酸素センサは自動車の路面近くに配置されるため、草木との接触や飛石等の衝突による外部からの衝撃をフィルタ部材が直接受ける場合があり、フィルタ部材に破損を生ずる虞がある。そしてフィルタ部材が破損してしまうと、酸素センサが被水した場合に内部に水が侵入し、酸素センサの出力に異常が生じたり、端子が短絡したりする虞があった。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、大気を導入するための大気連通孔に設けられるフィルタ部材を保護することができるガスセンサおよびその製造方法ならびにその製造用治具を提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のガスセンサは、軸線方向に延びると共に、自身の先端側に被検出ガスを検出するための検出部を有する検出素子と、前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、当該主体金具に固定され、前記検出素子の後端側の径方向周囲を取り囲む筒状の外筒と、前記外筒の後端側に当該外筒を塞ぐように配置される栓部材であって、前記検出素子の検出信号を取り出すためのリード線が挿通されるリード線挿通孔、および、通気性と防水性を有するフィルタ部材を介在させて前記外筒の内部と外部との大気連通を可能とする大気連通孔が、それぞれ前記軸線方向に延びるように形成された栓部材と、を備えたガスセンサにおいて、前記栓部材の前記大気連通孔を前記外筒の外部側から覆い前記フィルタ部材を保護する第１保護部材であって、少なくとも前記大気連通孔を前記軸線方向に延ばした領域に、前記大気連通孔の開口よりも小さい開口を有する通気部が形成された第１保護部材を有し、前記外筒および前記栓部材の少なくともいずれか一方には、前記第１保護部材が前記軸線方向を中心とする周方向に回転することを規制する回転規制部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明のガスセンサは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記第１保護部材は、前記リード線と非接触の状態で前記外筒に機械接合されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明のガスセンサは、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記外筒の前記後端側には、前記栓部材を固定する加締部を有し、前記第１保護部材は、前記加締部に機械接合されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明のガスセンサは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第１保護部材は、前記通気部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部の全てに接続し、前記外筒の前記後端側の径方向周囲を取り囲んで前記外筒に機械接合された筒状の掛留部と、を有し、前記回転規制部は、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点に前記リード線挿通孔を避けて径方向外側に向かって延びる溝部であり、少なくとも１つの前記腕部は、前記溝部内に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明のガスセンサは、請求項４に記載の発明の構成に加え、筒状をなす前記掛留部は、自身の内周面から内向きに突出する複数の内突部を有し、当該内突部が前記加締部と係合することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る発明のガスセンサは、請求項４または５に記載の発明の構成に加え、前記溝部には、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びる連結溝部を有し、複数の前記腕部のうちの２つの前記腕部は、前記連結溝部内に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明のガスセンサは、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第１保護部材の前記通気部は、軸線方向に貫通する複数の孔を有した形態、軸線方向の開口にメッシュ状の部材を組み付けた形態、または自身に形成された凸部の側面に開口を有した形態のうちのいずれかの形態に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る発明のガスセンサは、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第１保護部材の硬度は、前記フィルタ部材の硬度よりも硬いことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る発明のガスセンサは、軸線方向に延びると共に、自身の先端側に被検出ガスを検出するための検出部を有する検出素子と、前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、当該主体金具に固定され、前記検出素子の後端側の径方向周囲を取り囲む筒状の外筒と、前記外筒の後端側に当該外筒を塞ぐように配置される栓部材であって、前記検出素子の検出信号を取り出すためのリード線が挿通されるリード線挿通孔、および、通気性と防水性を有するフィルタ部材を介在させて前記外筒の内部と外部との大気連通を可能にする大気連通孔が、それぞれ前記軸線方向に延びるように形成された栓部材と、を備えたガスセンサにおいて、前記ガスセンサを後方側から軸線方向に見たときに、前記フィルタ部材が視認できないように前記フィルタ部材を覆う被覆部を有し、前記外筒に機械接合される第２保護部材であって、自身と前記栓部材との間隙を介して前記大気連通孔内と外部との通気を許容する第２保護部材を有し、前記外筒および前記栓部材の少なくともいずれか一方には、前記第２保護部材が周方向に回転することを規制する回転規制部が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に係る発明のガスセンサは、請求項９に記載の発明の構成に加え、前記第２保護部材は、前記リード線と非接触の状態で前記外筒に機械接合されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に係る発明のガスセンサは、請求項９または１０に記載の発明の構成に加え、前記外筒の前記後端側には、前記栓部材を固定する加締部を有し、前記第２保護部材は、前記加締部に機械接合されていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に係る発明のガスセンサは、請求項９乃至１１のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第２保護部材は、前記被覆部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部の全てに接続し、前記外筒の前記後端側の径方向周囲を取り囲んで前記外筒に機械接合された筒状の掛留部と、を有し、前記回転規制部は、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点に前記リード線挿通孔を避けて径方向外側に向かって延びる溝部であり、少なくとも１つの前記腕部は、前記溝部内に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３に係る発明のガスセンサは、請求項１２に記載の発明の構成に加え、筒状をなす前記掛留部は、自身の内周面から内向きに突出する複数の内突部を有し、当該内突部が前記加締部と係合することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１４に係る発明のガスセンサは、請求項１２または１３に記載の発明の構成に加え、前記溝部には、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びる連結溝部を有し、複数の前記腕部のうち２つの前記腕部は、前記連結溝部内に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１５に係る発明のガスセンサは、請求項９乃至１４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第２保護部材の硬度は、前記フィルタ部材の硬度よりも硬いことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１６に係る発明のガスセンサの製造方法は、請求項１乃至１５のいずれかに記載のガスセンサの製造方法であって、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の後方側から前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合し、前記第１保護部材または前記第２保護部材を着脱可能に保持する保護部材保持部と、複数の前記リード線をそれぞれの延伸方向に沿ってスライド可能に保持すると共に、複数の前記リード線をそれぞれ前記第１保護部材または前記第２保護部材に対して位置決めするリード線保持部と、を有する製造用治具を用い、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記製造用治具で保持する保護部材保持工程と、複数の前記リード線のそれぞれを、前記製造用治具の前記リード線保持部で保持するリード線保持工程と、複数の前記リード線の延伸方向に沿って前記製造用治具と一体となった前記第１保護部材または前記第２保護部材をスライドさせて、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒の前記後端側に配置する保護部材配置工程と、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒への取付方向に押圧し、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記掛留部を前記外筒の前記加締部に機械接合させると共に、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記製造用治具の前記保護部材保持部から脱着させる機械接合工程とを有することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１７に係る発明のガスセンサの製造方法は、請求項１６に記載の発明の構成に加え、前記保護部材配置工程では、前記第１保護部材または前記第２保護部材が前記外筒に接触する前に、前記製造用治具が、前記栓部材に接触することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１８に係る発明のガスセンサの製造用治具は、請求項１６または１７に記載のガスセンサの製造方法において、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒の前記後端側に機械接合する際に用いられるガスセンサの製造用治具であって、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の後方側から前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合し、前記第１保護部材または前記第２保護部材を着脱可能に保持する保護部材保持部と、複数の前記リード線をそれぞれの延伸方向に沿ってスライド可能に保持すると共に、複数の前記リード線をそれぞれ前記第１保護部材または前記第２保護部材に対して位置決めするリード線保持部と、を有することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１９に係る発明のガスセンサの製造用治具は、請求項１８に記載の発明の構成に加え、前記保護部材保持部は、前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合した際に、前記腕部よりも前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の前方側に突出していることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項２０に係る発明のガスセンサの製造用治具は、請求項１８または１９に記載の発明の構成に加え、前記リード線保持部は、自身に保持する前記リード線の延伸方向に沿う溝状をなすものであり、前記リード線保持部は、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向において、前方側の部位よりも後方側の部位における溝の深さが深く形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１に係る発明のガスセンサでは、栓部材の大気連通孔を外筒の外部側から覆いフィルタ部材を保護する第１保護部材を有するので、フィルタ部材が大気連通孔を介して直接外部に露出しなくなる。よって、外部からの衝撃をフィルタ部材が直接受けなくなり、フィルタ部材が破損する事を防止できる。その結果、ガスセンサ内部への水の侵入を防止できる。一方、第１保護部材には、少なくとも栓部材の大気連通孔を軸線方向に延ばした領域に通気部が設けられているが、この通気部は、大気連通孔の開口よりも小さい開口を有しているので、フィルタ部材が大気連通孔を介して直接外部に露出しない形態で、大気連通孔を介して外筒の内部と外部との通気性を確保できる。そして、その第１保護部材が、外筒に対して機械接合によって組み付けられるので、加締めや溶接等の手間が不要であり、ガスセンサの組み立てが容易である。
【００２８】
ところで、この第１保護部材は栓部材の大気連通孔を覆うように外筒の外部側から外筒の後端側を取り囲むように組み付けられるが、栓部材には大気連通孔と共にリード線のリード線挿通孔が軸線方向に延びるように形成されている。つまりリード線も、軸線方向に沿うように、リード線挿通孔内を挿通されている。すると、第１保護部材を外筒に対して機械接合すると、接合後にガスセンサの周方向に回転してしまい、リード線を損傷してしまうことが考えられる。そこで、本発明に係るガスセンサでは、外筒および栓部材の少なくともいずれ一方に回転規制部を設けたことによって、外筒に組み付けられた第１保護部材が軸線方向を中心に周方向に回転することを規制することができる。このため、リード線挿通孔を挿通されたリード線と第１保護部材とが接触することがなく、リード線の損傷等の虞を低減することができる。
【００２９】
もっとも、第１保護部材が回転規制部により、軸線方向を中心とする周方向に回転しないため、第１保護部材がリード線と接触した状態であってもリード線を切断する虞はない。しかし、ガスセンサが外部から、例えば振動による負荷を受けた場合に、第１保護部材とリード線とが当接した状態では接触摩擦による摩耗等が生ずる虞がある。そこで請求項２に係る発明のように、第１保護部材が、リード線と非接触の状態で外筒に組み付けられることが望ましい。さらに、リード線と第１保護部材とは、１ｍｍ以上離間していることが好ましい。
【００３０】
第１保護部材を外筒に機械接合するにあたって、請求項３に係る発明のように、栓部材を外筒に固定するために形成された加締部を利用し、その加締部に外嵌めによって第１保護部材を機械接合すれば、外筒もしくは栓部材に第１保護部材の組み付けのための部位を新たに形成することもなく、簡単に組み付けを行うことができる。
【００３１】
ところで、栓部材が外部から被水したときに、大気連通孔の通気性能を低下させないように、栓部材には水捌けを補助するための溝部を設ける場合がある。請求項４に係る発明のように、回転規制部としてこの溝部を利用し、溝部に係合可能なように通気部から径方向外側に延びる腕部を有した第１保護部材を用いれば、第１保護部材に回転規制部と係合する部位を新たに形成することもない。
【００３２】
さらに、第１保護部材を外筒に機械接合する上で、掛留部を筒状に形成して外筒の後端側に被せて機械接合する形態としたことで、掛留部の機械強度を高め、外筒の後端に対する掛留部のぐらつきを抑制し、ひいては腕部を介して掛留部に接続された通気部のぐらつきを抑制することができ、フィルタ部材を確実に保護することができる。
【００３３】
さらに請求項５に係る発明のように、筒状の掛留部の内周面から内向きに内突部を突出させて、その内突部が加締部と係合するようにすれば、その内突部により加締部との機械接合を維持し、第１保護部材のぐらつきを抑制することができる。そして掛留部の内周面と外筒の外周面との間にクリアランスを設けることができるので、ガスセンサの組み立て時に第１保護部材を取り付ける際に、外筒の後端側に掛留部を被せ易い。このような内突部は、掛留部の内周面に突起を接合したり、外周面を内向きに押し込む、いわゆるダボ状に形成したりして設けるとよい。また、外周面にＬ字型やコの字型、半円型などの切り込みを入れ、自由端側を内向きに押し込むことで形成してもよい。この場合、内突部がバネ性を有することができ、付勢力をもって加締部との係合を維持しつつ、外筒に対する掛留部のぐらつきをより確実に抑制することができる。
【００３４】
そして、上記の溝部は、水捌けのために大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びている形態である連結腕部を有することがある。この場合、請求項６に係る発明のように、腕部のうちの２つが連結溝部に配置されていることが好ましい。このように腕部が連結溝部に配置される（つまり２つの腕部が対称になる）ことで第１保護部材を安定して栓部材に固定することができる。
【００３５】
なお、第１保護部材の通気部は、フィルタ部材を外部側から覆って保護する一方で、外筒の内部と外部との間における通気性を十分に維持できる構造であることが望まれる。そこで請求項７に係る発明のように、通気部に、軸線方向に貫通する複数の孔を設けるとよい。または、通気部に、軸線方向に設けた開口にメッシュ状の部材を組み付けてもよい。あるいは、通気部に凸部を設け、その側面に開口を形成して通気可能に構成してもよい。こうした形態のうちのいずれかの形態にて通気部が形成されれば、フィルタ部材の保護と通気性の確保とを行うことができる。
【００３６】
また、請求項８に係る発明のように、第１保護部材の硬度は、フィルタ部材の硬度よりも硬いことが好ましい。これにより、フィルタ部材が破損することをより確実に防止できる。
【００３７】
請求項９に係る発明のガスセンサでは、第２保護部材は、後方側から軸線方向に見たときに、フィルタ部材が視認できないようにフィルタ部材を覆う被覆部を有するので、フィルタ部材が大気連通孔を介して直接外部に露出しなくなる。よって、外部からの衝撃をフィルタ部材が直接受けなくなり、フィルタ部材が破損する事を防止できる。その結果、ガスセンサ内部への水の侵入を防止できる。一方、第２保護部材と栓部材との間隙を介して大気連通孔内と外部との通気を許容する構成となっており、フィルタ部材が大気連通孔を介して直接外部に露出しない形態で、大気連通孔を介して外筒の内部と外部との通気性を確保できる。そして、その第２保護部材が、外筒に対して機械接合によって組み付けられるので、加締めや溶接等の手間が不要であり、ガスセンサの組み立てが容易である。
【００３８】
ところで、この第２保護部材は栓部材の大気連通孔を覆うように外筒の外部側から外筒の後端側を取り囲むように組み付けられるが、栓部材には大気連通孔と共にリード線のリード線挿通孔が軸線方向に延びるように形成されている。つまりリード線も、軸線方向に沿うように、リード線挿通孔内を挿通されている。すると、第２保護部材を外筒に対して機械接合すると、接合後にガスセンサの周方向に回転してしまい、リード線を損傷してしまうことが考えられる。そこで、本発明に係るガスセンサでは、外筒および栓部材の少なくともいずれ一方に回転規制部を設けたことによって、外筒に組み付けられた第２保護部材が軸線方向を中心に周方向に回転することを規制することができる。このため、リード線挿通孔を挿通されたリード線と第２保護部材とが接触することがなく、リード線の損傷等の虞を低減することができる。
【００３９】
もっとも、第２保護部材の腕部が溝部内に配置されることにより、軸線方向を中心とする周方向に回転しないため、第２保護部材がリード線と接触した状態であってもリード線を切断する虞はない。しかし、ガスセンサが外部から、例えば振動による負荷を受けた場合に、第２保護部材とリード線とが当接した状態では接触摩擦による摩耗等が生ずる虞がある。そこで請求項１０に係る発明のように、第２保護部材が、リード線と非接触の状態で外筒に組み付けられることが望ましい。さらに、リード線と第２保護部材とは、１ｍｍ以上離間していることが好ましい。
【００４０】
第２保護部材を外筒に機械接合するにあたって、請求項１１に係る発明のように、栓部材を外筒に固定するために形成された加締部を利用し、その加締部に外嵌めによって第２保護部材を機械接合すれば、外筒もしくは栓部材に第２保護部材の組み付けのための部位を新たに形成することもなく、簡単に組み付けを行うことができる。
【００４１】
ところで、栓部材が外部から被水したときに、大気連通孔の通気性能を低下させないように、栓部材には水捌けを補助するための溝部を設ける場合がある。請求項１２に係る発明のように、回転規制部としてこの溝部を利用し、溝部に係合可能なように被覆部から径方向外側に延びる腕部を有した第２保護部材を用いれば、第２保護部材に回転規制部と係合する部位を新たに形成することもない。
【００４２】
さらに、第２保護部材を外筒に機械接合する上で、掛留部を筒状に形成して外筒の後端側に被せて機械接合する形態としたことで、掛留部の機械強度を高め、外筒の後端に対する掛留部のぐらつきを抑制し、ひいては腕部を介して掛留部に接続された被覆部のぐらつきを抑制することができ、フィルタ部材を確実に保護することができる。
【００４３】
さらに請求項１３に係る発明のように、筒状の掛留部の内周面から内向きに内突部を突出させて、その内突部が加締部と係合するようにすれば、その内突部により加締部との機械接合を維持し、第２保護部材のぐらつきを抑制することができる。そして掛留部の内周面と外筒の外周面との間にクリアランスを設けることができるので、ガスセンサの組み立て時に第２保護部材を取り付ける際に、外筒の後端側に掛留部を被せ易い。このような内突部は、掛留部の内周面に突起を接合したり、外周面を内向きに押し込んで、いわゆるダボ状に形成したりして設けるとよい。また、外周面にＬ字型やコの字型、半円型などの切り込みを入れ、自由端側を内向きに押し込むことで形成してもよい。この場合、内突部がバネ性を有することができ、付勢力をもって加締部との係合を維持しつつ、外筒に対する掛留部のぐらつきをより確実に抑制することができる。
【００４４】
そして、上記の溝部は、水捌けのために大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びている形態である連結腕部を有することがある。この場合、請求項１４に係る発明のように、腕部のうちの２つが連結溝部に配置されていることが好ましい。このように腕部が連結溝部に配置される（つまり２つの腕部が対称になる）ことで第２保護部材を安定して栓部材に固定することができる。
【００４５】
また、請求項１５に係る発明のように、第２保護部材の硬度は、フィルタ部材の硬度よりも硬いことが好ましい。これにより、フィルタ部材が破損することをより防止できる。
【００４６】
また、請求項１６に係る発明のガスセンサの製造方法では、製造用治具に一体に保持させた第１保護部材または第２保護部材を、自身に対し位置決めしつつ製造用治具に保持させたリード線の延伸方向に沿って製造用治具と共にスライド移動させ、自身を外筒の後端側に配置させることができるので、スライド移動の際に第１保護部材または第２保護部材とリード線との接触を回避することができる。そして、第１保護部材または第２保護部材と一体となった製造用治具が外筒の後端側に配置された際には、リード線の案内によって、栓部材のリード線挿通孔の位置に溝部が連結する配置となり、製造用治具が栓部材に対し位置決めされる。これにより、製造用治具に位置決め保持されている第１保護部材または第２保護部材の腕部や通気部または被覆部がそれぞれ栓部材の溝部や大気連通孔に対して位置決めされるので、第１保護部材または第２保護部材をそのまま外筒への取付方向に押圧するだけで、腕部や通気部または被覆部が栓部材の溝部や大気連通孔に配置させつつ掛留部を外筒の加締部に機械接合することができ、栓部材に対し第１保護部材または第２保護部材の向きを揃える手間を省くことができる。
【００４７】
さらに、請求項１７に係る発明のように、保護部材配置工程において、第１保護部材または第２保護部材が外筒に接触するより前に、製造用治具が栓部材と接触した状態にすることができるので、保護部材保持部が栓部材の溝部や大気連通孔のそれぞれに第１保護部材または第２保護部材の腕部や通気部または被覆部を案内する経路を先に形成することができる。第１保護部材または第２保護部材の掛留部は外筒の加締部へ外嵌めにて機械接合されるが、その際に、腕部や通気部または被覆部が溝部や大気連通孔のそれぞれに案内される経路によって位置決めされるため、掛留部のぐらつきが抑制され、より確実に、第１保護部材または第２保護部材の機械接合を行うことができる。
【００４８】
また、請求項１８に係る発明のガスセンサの製造用治具を用いて、保護部材保持部で第１保護部材または第２保護部材を保持し、リード線保持部でリード線を保持しつつ、第１保護部材または第２保護部材とリード線とが互いに接触しないように位置決めすれば、ガスセンサの製造過程においてリード線の延伸方向に沿って第１保護部材または第２保護部材を移動させる際に、第１保護部材または第２保護部材でリード線を擦ったり損傷させたりすることを防止できる。
【００４９】
また、請求項１９に係る発明のように、保護部材保持部は、第１保護部材または第２保護部材の腕部よりも取付方向前方へ突出しているので、外筒の後端側に第１保護部材または第２保護部材を配置する際に、第１保護部材または第２保護部材が外筒に接触するより前に、製造用治具が栓部材と接触した状態にすることができる。従って、第１保護部材または第２保護部材の掛留部は外筒の加締部へ外嵌めにて機械接合する際には、保護部材保持部が栓部材の溝部や大気連通孔のそれぞれに第１保護部材または第２保護部材の腕部や通気部または被覆部を案内する経路が形成されているため、機械接合の際の第１保護部材または第２保護部材のぐらつきが抑制され、より確実に、第１保護部材または第２保護部材の機械接合を行うことができる。
【００５０】
ところで、リード線保持部は溝状をなし、その溝内にリード線を配置しつつスライド移動できるようにリード線を保持するため、リード線保持部の溝の深さが深ければ、スライド移動の際のリード線の抜けを抑制しやすい。一方、取付方向の前方側に突出して設けられる保護部材保持部は、第１保護部材または第２保護部材を保持する上でその形状や大きさに制約を生ずるため、溝状のリード線保持部が保護部材保持部を利用して形成された場合、その溝の深さを十分に得られなくなる虞がある。そこで請求項２０に係る発明のように、リード線保持部の溝の深さを取付方向の後方側の部位において深く形成すれば、リード線保持部によるリード線の保持をより確実に行うことができ、第１保護部材または第２保護部材を保持した製造用治具をリード線の延伸方向に移動させても、リード線保持部からリード線が抜けにくく、より確実に、リード線を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明を具体化したガスセンサの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、第１の実施の形態として、ガスセンサ１を例に、その構造について図１〜図５を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態のガスセンサ１の構造を示す縦断面図である。図２は、グロメット９の斜視図である。図３は、第１の実施の形態の保護部材１００の斜視図である。図４は、ガスセンサ１を軸線Ｏ方向後端側（図１における上側）から見た図である。図５は、図４の１点鎖線で示す屈曲線Ａ−Ａにおいて矢視方向から見たガスセンサ１の後端側の部分拡大断面図である。
【００５２】
なお、図１に示すガスセンサ１は自動車等の内燃機関のエンジンから排出される排気ガスの排気管（図示外）に取り付けられて使用されるものであり、軸線Ｏ方向において、排気管内に挿入される検出素子６の先端部に向かう側（閉じている側であり図中下側）を先端側とし、これと反対方向に向かう側（図中上側）を後端側として説明するものとする。
【００５３】
図１に示すガスセンサ１は、排気管内を流通する排気ガス中の酸素の有無を検出するためのセンサであり、細長で先が閉じられた筒状の検出素子６を主体金具５や外筒３、プロテクタ４内に保持した構造を有する。ガスセンサ１からは、この検出素子６の出力する信号を取り出したり、検出素子６に併設されるヒータ７への通電を行ったりするためのリード線１８が引き出されており、ガスセンサ１とは離れた位置に設けられる図示外のセンサ制御装置あるいは自動車の電子制御装置（ＥＣＵ）に電気的に接続されている。
【００５４】
ガスセンサ１の検出素子６は、ジルコニアを主成分とする固体電解質体６１を軸線Ｏ方向に延びる有底筒状に形成したものを基体として構成されたものである。固体電解質体６１の内面には、ＰｔまたはＰｔ合金からなる基準電極６２がそのほぼ全面を覆うように多孔質状に形成されている。また、固体電解質体６１の外面にも、基準電極６２と同様に、ＰｔまたはＰｔ合金からなる検出電極６３が多孔質状に形成されている。検出素子６の先端側（閉じている側）は検出部６４として構成され、外面の検出電極６３が排気管（図示外）内を流通する排気ガス中に晒される。図示しないがこの検出電極６３は耐熱性セラミックスよりなる多孔質状の電極保護層により被覆されており、排気ガスによる被毒から保護されている。また、検出素子６の軸線Ｏ方向の略中間位置には、径方向外側に向かって突出する鍔状のフランジ部６５が設けられている。そして、検出素子６の筒内には、固体電解質体６１を加熱して活性化させるための棒状のヒータ７が挿入されている。
【００５５】
検出素子６は、自身の径方向周囲を筒状の主体金具５に取り囲まれた状態で、その主体金具５の筒孔５５内に保持されている。主体金具５はＳＵＳ４３０等のステンレス鋼からなる筒状の部材であり、先端側に、排気管の取付部（図示外）に螺合する雄ねじ部５２が形成されている。雄ねじ部５２よりも先端側には、その外周に後述するプロテクタ４が係合される先端係合部５６が形成されている。検出素子６の検出部６４は、この先端係合部５６よりも先端側に突出されている。
【００５６】
主体金具５の雄ねじ部５２の後端側には径方向に拡径された工具係合部５３が形成されており、ガスセンサ１を排気管の取付部（図示外）に取り付ける際に使用される取り付け工具が係合される。この工具係合部５３と雄ねじ部５２との間の部位には、排気管の取付部を介したガス抜けを防止するための環状のガスケット１１が嵌挿されている。そして主体金具５の後端側には、自身の筒孔５５内で保持する検出素子６を加締め固定するための加締部５７が設けられている。検出素子６の後端部６６は、この加締部５７よりも後端側に突出されている。そして、工具係合部５３と加締部５７との間には、その外周に後述する外筒３の先端部３１が係合される後端係合部５８が形成されている。
【００５７】
次に、主体金具５の筒孔５５内の先端側にはその内周を径方向内側に向けて突出させた段部５９が設けられており、この段部５９に、金属製のパッキン１２を介し、アルミナからなる筒状の支持部材１３が係止されている。支持部材１３の内周も段状に形成されており、その段状の部位に配置される金属製のパッキン１４を介し、検出素子６のフランジ部６５が支持部材１３により支持されている。さらに筒孔５５内には、支持部材１３の後端側に滑石粉末からなる充填部材１５が充填され、その充填部材１５を支持部材１３との間で挟むように、充填部材１５の後端側にアルミナ製で筒状のスリーブ１６が配置されている。
【００５８】
スリーブ１６の後端側には環状のリング１７が配置されており、主体金具５の加締部５７を内側先端方向に加締めることで、リング１７を介し、スリーブ１６が充填部材１５に対して押しつけられている。この加締部５７の加締めを通じ、充填部材１５が、主体金具５の段部５９に係止された支持部材１３に向けて検出素子６のフランジ部６５を押圧するように圧縮充填されると供に、主体金具５の筒孔５５の内周面と検出素子６の外周面との間の間隙が気密に埋められている。このように、検出素子６は、主体金具５の加締部５７と段部５９との間において挟持された各部材を介し、主体金具５の筒孔５５内で保持されている。
【００５９】
次に、主体金具５の先端係合部５６には、その先端係合部５６から軸線Ｏ方向の先端側に向け突出された検出素子６の検出部６４を覆うプロテクタ４が、溶接によって組み付けられている。プロテクタ４は、ガスセンサ１が排気管（図示外）に取り付けられた際に排気管内に突き出される検出素子６の検出部６４を、排気ガス中に含まれる水滴や異物等の衝突から保護するものである。プロテクタ４は、有底筒状をなし開放された側の周縁部が先端係合部５６に接合される外側プロテクタ４１と、その外側プロテクタ４１の内部に固定された有底筒状の内側プロテクタ４５とからなる２重構造をなすように構成されている。外側プロテクタ４１および内側プロテクタ４５の外周面には内部に排気ガスを導入し、検出素子６の検出部６４へと導くための導入口４２がそれぞれ開口されている（内側プロテクタ４５のガス導入口は図示せず。）。また、外側プロテクタ４１および内側プロテクタ４５の底面には、内部に入り込んだ水滴や排気ガスを排出するための排出口４３，４８がそれぞれ開口されている。
【００６０】
また、前述したように、検出素子６の後端部６６は、主体金具５の後端（加締部５７）よりも後方に突出されている。この後端部６６よりも軸線Ｏ方向の後端側には、絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ８が配置されている。セパレータ８は、その内部に、検出素子６の基準電極６２および検出電極６３や、ヒータ７の有する発熱抵抗体に通電するため後端側にて露出された一対の電極７１（図１ではそのうちの一方の電極７１を示している。）にそれぞれ電気的に接続される４つの接続端子１９（図１ではそのうちの３つの接続端子１９を示している。）が、互いに接触しないように分離するためのものであり、各接続端子１９が独立して収容される収容部８２を有する。この収容部８２はセパレータ８を軸線Ｏ方向に貫通しており、セパレータ８よりも先端側と後端側との間における大気連通が可能に構成されている。各接続端子１９には４本のリード線１８の芯線がそれぞれ加締め接合されており（図１ではそのうちの３本のリード線１８を示している。）、各リード線１８は、後述するグロメット９を介してガスセンサ１の外部に引き出されている。また、セパレータ８の外周面には径方向外側に突出するフランジ部８１が設けられており、そのフランジ部８１よりも先端側の外周面に、略円筒状の保持金具８５が嵌挿されている。
【００６１】
次に、主体金具５の後端係合部５８には、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼からなる筒状の外筒３の先端部３１が係合されている。この先端部３１は外周側から加締められ、更に外周を一周してレーザ溶接が施されて、後端係合部５８に接合されている。外筒３は、軸線Ｏ方向に沿って後端側へ向けて延びており、検出素子６の後端部６６やそれよりも後端側に配置されるセパレータ８の外周を径方向に取り囲んでいる。セパレータ８の配置位置に相当する外筒３の外周面は径方向に加締められており、これにより、保持金具８５が、自身の内部にセパレータ８を保持しつつ、外筒３の内側にて加締め保持されている。
【００６２】
また、外筒３の後端側の開口３２には、フッ素系ゴムからなるグロメット９が嵌合されている。図２に示すように、グロメット９は、軸線Ｏ方向を高さ方向とする略円柱状に形成された栓部材であり、外筒３の後端側を塞いでいる。ガスセンサ１への組み付け時に後端向きの面となる天面９９は、径方向の外周側から中央側へ向けて盛り上がる傾斜面として形成されている。そして、その径方向の中央には軸線Ｏ方向に貫通する大気連通孔９１が形成されており、その大気連通孔９１よりも外周側にも、軸線Ｏ方向に貫通する４つのリード線挿通孔９２が周方向に等間隔となる位置にそれぞれ形成されている。なお、グロメット９が、本発明における「栓部材」に相当する。
【００６３】
ここで図１に示すように、大気連通孔９１は、グロメット９によって閉栓された外筒３内に大気を導入するために設けられたものである。外筒３内には検出素子６が後端部６６を突き出した形態で主体金具５に保持されているが、その検出素子６の筒内に形成された基準電極６２が、大気連通孔９１およびセパレータ８の収容部８２を介し、大気に晒されるように構成されている。また、４つのリード線挿通孔９２には、検出素子６の検出電極６３および基準電極６２やヒータ７の一対の電極７１と図示外のセンサ制御装置またはＥＣＵとを電気的に接続する４本のリード線１８が、それぞれ独立に挿通される（図１ではそのうちの２本のリード線１８がリード線挿通孔９２に挿通された状態を示している。）。
【００６４】
また、図２に示すように、グロメット９の天面９９には、大気連通孔９１の形成位置を起点とし、外周側へ向けて径方向に沿って溝状に延びる４つの溝部９３，９４，９５，９６が形成されている。各溝部９３〜９６は、天面９９上に開口する４つのリード線挿通孔９２の位置を避けるように、それぞれ２つのリード線挿通孔９２間を通して配置されている。溝部９３は溝部９５と対をなし、大気連通孔９１の形成位置を起点として互いに対称に延びる連結溝部９７を構成する。溝部９４および溝部９６についても同様に、互いが対をなし、大気連通孔９１の形成位置を起点として互いに対称に延びる連結溝部９８を構成する。そして、天面９９を軸線Ｏ方向に沿って見たときに、連結溝部９７と連結溝部９８とは、大気連通孔９１の形成位置にて直交して交差する配置となっている。
【００６５】
一方、図１に示すように、グロメット９の大気連通孔９１内にはフィルタ部材８７およびその留め金具８８が挿入されている。フィルタ部材８７は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から形成されたミクロンサイズの網目構造を有する薄膜状のフィルタであり、水滴等は通さず大気は連通可能に構成されたものである。留め金具８８は筒状に形成された部材であり、自身の外周と大気連通孔９１の内周との間にフィルタ部材８７を挟み、グロメット９に固定する。上記したグロメット９の溝部９３〜９６は、フィルタ部材８７を通過できなかった水滴等がフィルタ部材８７上で溜まらないように外周側へ導く流路を形成するものである。
【００６６】
このように、大気連通孔９１にフィルタ部材８７および留め金具８８が挿入され、リード線挿通孔９２にリード線１８が挿通されたグロメット９は、セパレータ８に後端側から当接するように外筒３の開口３２に嵌合されている。この状態で外筒３の開口３２よりやや先端側の部位が外周側から径方向内側に加締められ、グロメット９が外筒３に固定されている。なお、加締めによって形成された加締部３５は、外筒３の外周面において径方向に凹んだ状態で周方向に一周する溝状をなしている。
【００６７】
次に、外筒３の後端側には、グロメット９の大気連通孔９１を覆い、草木との接触や飛石等の衝突など、外部からの衝撃からフィルタ部材８７を保護して破損を防止するための保護部材１００が組み付けられている。保護部材１００は、ＳＵＳ等のステンレス鋼の板材にプレス加工等を施し、図３に示すように、キャップ状に形成したものである。なお、保護部材１００が、本発明における「第１保護部材」に相当する。
【００６８】
保護部材１００は、金属板を円形板状に加工した通気部１１０を有しており、その通気部１１０には、金属板を底面側（図３における下側）から厚み方向に押し込むように陥没させ、金属板を貫通する開口部１１６が形成された、いわゆるカマクラ状をなす陥没部１１５が設けられている。この通気部１１０の周縁には、径方向外側へ向けて四方に延びる板状をなす４本の腕部１２０，１２５，１３０，１３５が形成されている。各腕部１２０，１２５，１３０，１３５それぞれの延設方向の先端部１２１，１２６，１３１，１３６側は、通気部１１０の厚み方向底面側向き（下向き）に傾斜されている。各腕部１２０，１２５，１３０，１３５は、保護部材１００がガスセンサ１に組み付けられたときに、それぞれの先端部１２１，１２６，１３１，１３６が外筒３の開口３２の外周よりも径方向外側に配置されるように、自身の延設方向の長さが決められている（図５参照）。
【００６９】
また、各腕部１２０，１２５，１３０，１３５の先端部１２１，１２６，１３１，１３６は、円環状の連結部１４０によって、それぞれが周方向に連結されている。そして連結部１４０の外周側の周縁は、通気部１１０の厚み方向底面側向きに延長されており、筒状をなす掛留部１５０が形成されている。掛留部１５０の内径は外筒３の後端部分の外径よりもやや大きく形成され、延長方向（通気部１１０の厚み方向）の長さは、外筒３の後端から加締部３５よりもさらに先端側に延びる大きさに形成されている。また、掛留部１５０の周壁には、掛留部１５０の開口側（延長方向先端側）の縁端１５１側で閉じられ連結部１４０側の縁端１５２へ向けて延びるコの字状の切り欠きが設けられており、その切り欠きの開放側（縁端１５２側）の自由端１５６を内向きに押し込んで、掛留部１５０の内周側に突出する内突部１５５が形成されている。内突部１５５は、掛留部１５０の周方向に略等間隔となる６箇所に設けられている（６箇所とするのは一例であり、１箇所以上設ければ足りる。）。また、掛留部１５０の縁端１５１に近い位置には、周壁を押し込んで内向きに突出させた突状部１５８が設けられている。突状部１５８は、内突部１５５とは重ならず、周方向で略等間隔となる３箇所に設けられている（図３ではそのうちの２箇所を示している。）。なお、突状部１５８の形成箇所を３箇所とするのは一例であるが、保護部材１００を外筒３に取り付けた際のぐらつきを抑制する観点から、突状部１５８は３箇所以上設けることが好ましい。
【００７０】
このような構成の保護部材１００は、図４，図５に示すように、筒状の掛留部１５０をその縁端１５１側から外筒３の後端に被せ、フィルタ部材８７の後端側にて大気連通孔９１の内周を軸線Ｏ方向に延ばした領域に通気部１１０を配置させ、この通気部１１０で大気連通孔９１を塞ぐようにして、ガスセンサ１への取り付けが行われる。このとき、保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５は、それぞれグロメット９の溝部９３，９４，９５，９６内に配置され、それぞれの先端部１２１，１２６，１３１，１３６は、溝部９３，９５を通って外方に突出されるように、外筒３の開口３２の外周よりも外側に配置される。そして各先端部１２１，１２６，１３１，１３６を接続する連結部１４０の外周側の周縁から延長された掛留部１５０は、外筒３の後端側の外周面を取り囲むように配置される。掛留部１５０の突状部１５８は、外筒３の外周面のうち、加締部３５の形成されていない部位の外周面に当接し、この突状部１５８によって、掛留部１５０の開口側の縁端１５１が外筒３に対し径方向に位置決めされる。また、掛留部１５０において内向きに押し込まれた形態をなす内突部１５５のそれぞれの自由端１５６が、外筒３の後端側において、加締部３５により形成された溝状の凹部内の壁面（先端向きとなる面）に当接する。
【００７１】
ここで、軸線Ｏ方向における溝部９３〜９６の傾斜角度と、通気部１１０に対する腕部１２０，１２５，１３０，１３５の傾斜角度は、略同一に設定されている。このため、加締部３５に掛留部１５０の内突部１５５が係止された状態では、溝部９３〜９６と腕部１２０，１２５，１３０，１３５とそれぞれ密接状態となる。このように、保護部材１００は、外筒３の後端側に掛留部１５０を外側から嵌め込んで（外嵌めして）加締部３５に内突部１５５を係止させて、腕部１２０，１２５，１３０，１３５でグロメット９を押さえるようにして、外筒３と機械接合される。換言すると、グロメット９の溝部９３〜９６内に配置される腕部１２０，１２５，１３０，１３５と、加締部３５に当接される掛留部１５０の内突部１５５との間で、外筒３と一体になったグロメット９が挟み込まれることで、保護部材１００が外筒３に機械接合される。
【００７２】
なお、上記のように、保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５が溝部９３〜９６と密接状態にはならずとも、連結部１４０が外筒３の後端に当接し、その連結部１４０と、加締部３５に当接する掛留部１５０の内突部１５５との間で外筒３を挟み込むようにしても、保護部材１００を外筒３に機械接合させることが可能である。
【００７３】
また、前述したように、外筒３の加締部３５は、外筒３の外周面において径方向に凹んだ状態で周方向に一周する溝状をなしている。この加締部３５への掛留部１５０の内突部１５５の係止は、内突部１５５の、軸線Ｏ方向における後端側に位置する自由端１５６が、加締部３５の後端側の壁面（先端向きとなる面）に当接することによってなされる。従って、掛留部１５０は、加締部３５の周方向には係止されていないこととなるが、保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５がそれぞれグロメット９の溝部９３〜９６内に配置されるため、溝部９３〜９６の内壁面がストッパーとして作用し、保護部材１００の軸線Ｏ方向を中心とする周方向への回転を規制する。このため、グロメット９の溝部９３〜９６を避けて設けられたリード線挿通孔９２に挿通されたリード線１８は、溝部９３〜９６に位置決めされた保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５に対しても接触することがない。さらに、リード線１８は、腕部１２０，１２５，１３０，１３５および通気部１１０のいずれからも１ｍｍ以上離間して配置されているため、リード線１８が曲がっても、これらとの接触による損傷を防止できる。
【００７４】
また、保護部材１００の内突部１５５は掛留部１５０の周壁を内向きに押し込んで形成したものであり、バネ性を有するため、外筒３の加締部３５に対し付勢力をもって係合を維持することができる。さらに、突状部１５８により径方向における掛留部１５０の位置決めがなされるため、保護部材１００は、外筒３の後端側においてぐらつくことなく確実な機械接合をなすことができる。
【００７５】
そして大気連通孔９１内に配置されるフィルタ部材８７の後端側にて大気連通孔９１の内周を軸線Ｏ方向に延ばした領域に配置される通気部１１０は、保護部材１００のぐらつきが抑制されることによって、大気連通孔９１に対する自身のぐらつきも抑制される。従って通気部１１０が、草木との接触や飛石等の衝突など、外部からの衝撃を受けても、これら衝撃に対するフィルタ部材８７の保護を維持することができ、フィルタ部材８７の破損を確実に防止することができる。一方で、この通気部１１０で大気連通孔９１を塞ぐものの、通気部１１０の陥没部１１５に設けられた開口部１１６によって、通気部１１０を介した大気連通孔９１内の通気性が確保される。そしてフィルタ部材８７によって、外筒３内への水滴等の進入が阻止されつつも大気は導入され、検出素子６の基準電極６２が大気に晒されることによって検出素子６が機能し、酸素の有無の検出が行われる。
【００７６】
次に、本発明に係るガスセンサの第２の実施の形態として、ガスセンサ２００をその一例に、図６〜図８を参照しながら説明する。図６は、第２の実施の形態の保護部材２０５の斜視図である。図７は、第２の実施の形態のガスセンサ２００を軸線Ｏ方向後端側（図１における上側）から見た図である。図８は、図７の１点鎖線で示す屈曲線Ｂ−Ｂにおいて矢視方向から見た第２の実施の形態のガスセンサ２００の後端側の部分拡大断面図である。
【００７７】
なお、第２の実施の形態のガスセンサ２００は、第１の実施の形態のガスセンサ１に用いた保護部材１００とは形態の異なる保護部材２０５を用いて作製されたものである。つまり、ガスセンサ２００を構成する部品のうち、保護部材２０５以外の部品はガスセンサ１のものと同一のものが用いられている。従ってここでは保護部材２０５について説明し、その他の部位については説明を省略もしくは簡略化する。
【００７８】
図６示す、保護部材２０５は、図３に示した第１の実施の形態の保護部材１００とは異なり、通気部１１０の代わりに円形板状の被覆部２１０が設けられている。この被覆部２１０には開口が設けられておらず、被覆部２１０の板面の大きさが、大気連通孔９１（図８参照）の開口の大きさとほぼ同じになるように構成されている。被覆部２１０の周縁には、径方向外側へ向けて四方に延びる板状をなす２本の腕部２２０，２３０が形成されている。各腕部２２０，２３０それぞれの延設方向の先端部２２１，２３１側は被覆部２１０の厚み方向底面側向き（下向き）に傾斜され、円環状の連結部２４０によって周方向に連結されている。ここで、第２の実施の形態では、保護部材２０５の被覆部２１０に対する各腕部２２０，２３０の傾斜角度が、保護部材１００の通気部１１０に対する腕部１２０，１２５，１３０，１３５の傾斜角度よりも大きくなるように設定されている。なお、保護部材２０５が、本発明における「第２保護部材」に相当する。
【００７９】
また、連結部２４０の外周側の周縁は、被覆部２１０の厚み方向底面側向きに延長され、筒状をなす掛留部２５０として形成されている。この掛留部２５０の構成は第１の実施の形態と同様であり、周壁に、コの字状の切り欠きの開放側（縁端２５２側）の端部２５６を内向きに押し込んだ内突部２５５と、縁端２５１に近い位置にて内向きに突出する突状部２５８とが形成されている。
【００８０】
このように構成された保護部材２０５は、第１の実施の形態と同様に、掛留部２５０を外筒３の後端側に外嵌めし、内突部２５５を加締部３５に係止させて機械接合することにより、ガスセンサ２００に取り付けられる。このとき、上記のように大気連通孔９１の開口とほぼ同じ大きさの被覆部２１０は、大気連通孔９１の蓋をするように配置される。このため、図７に示すようにガスセンサ２００を後方側から軸線Ｏ方向（図８参照）に沿って見たときに、フィルタ部材８７は被覆部２１０に覆われて、フィルタ部材８７（図８参照）を完全に視認できない。これにより、フィルタ部材８７は草木との接触や飛石等の衝突などから保護され、外部からの衝撃による破損が防止される。
【００８１】
また、被覆部２１０に対する腕部２２０，２３０の傾斜角度が保護部材１００（図３参照）のものと異なることから、図８に示すように、グロメット９の軸線Ｏ方向における溝部９３〜９６の傾斜角度と、被覆部２１０に対する腕部２２０，２３０の傾斜角度との間には、差が生ずる（なお、図８ではそのうちの腕部２２０および溝部９３，９６を示す。）。このため、保護部材２０５の腕部２２０，２３０は、グロメット９の溝部９３，９５に当接しながらも、被覆部２１０に近い側で溝部９３，９５との間に隙間を生ずる。このため被覆部２１０は、溝部９３〜９６の大気連通孔９１側における溝底の位置よりも軸線Ｏ方向後端側に若干ずれた位置にて腕部２２０，２３０に支えられる配置構成となり、腕部の設けられていない溝部９４，９６側（図７参照）では、被覆部２１０とグロメット９との間に間隙２６０，２６５（図８ではそのうちの間隙２６５を示す。）を生ずる。これにより、フィルタ部材８７（図１６参照）が大気連通孔９１を介して直接外部に露出しない形態で、間隙２６０，２６５を通じ、大気連通孔９１を介しての外筒３の内部と外部との通気性が確保される。
【００８２】
なお、本発明は上記実施の形態に限らず、各種変更が可能なことは言うまでもない。第１の実施の形態の保護部材１００の通気部１１０は、草木との接触や飛石等の衝突など、外部からの衝撃によるフィルタ部材８７の破損を防止できればよく、例えば、通気部１１０の板面に、周縁部を残し開口を設け、その開口に金網状のメッシュ部材を設けてもよい。また、草木との接触や飛石等の衝突による外部からの衝撃を防ぐことができる大きさの開口であればメッシュ部材は無くともよいし、あるいは針穴状にしつつ開口の数を増やし、合計での開口面積を大きして通気性を確保してもよい。
【００８３】
また、第２の実施の形態の保護部材２０５において、通気性を確保するため腕部２２０，２３０は２本としたが、３本にしてもよいし、あるいは保護部材１００と同様に４本とし、その幅を、グロメット９の溝部９３〜９６の溝幅よりも細くすることで、通気用の間隙を形成してもよい。もちろん、グロメット９側を加工し、例えば保護部材２０５の腕部２２０，２３０と溝部９３，９５との間の隙間に通ずる切り欠き等を設け、その切り欠きを介して被覆部２１０とフィルタ部材８７との間に大気を導入できるようにし、通気性を確保してもよい。
【００８４】
また、保護部材１００の内突部１５５は、外周面にコの字型の切り込みを入れ、自由端側を内向きに押し込むことにより作製したが、切り込みはＬ字型や半円型など、任意の形状を有してもよい。このような形態の内突部１５５であれば、内突部１５５はバネ性を有することができ、付勢力をもって加締部３５との係合を維持しつつ、外筒３に対する保護部材１００のぐらつきをより確実に抑制することができる。もちろん、掛留部１５０の内周面に突起を接合してもよいし、外周面を内向きに押し込む、いわゆるダボ状に形成してもよい。
【００８５】
また、図９に示す保護部材３００のように、保護部材１００と同様に設けた筒状の掛留部３５０の縁端３５１側から縁端３５２側へ向けて延びるスリット状の切込部３５４を複数（例えば４つ）設けてもよい。この場合、切込部３５４は、周方向において内突部３５５と交互に配置されるように設けるとよい。保護部材３００をガスセンサに取り付ける際に、内向きに押し込まれた内突部３５５が外筒３の外周面に当接すると、内突部３５５を押し曲げる応力がかかるため、掛留部３５０の外筒３の後端側への嵌め込みが行いにくくなる。しかし、このように切込部３５４を設けることで、掛留部３５０の縁端３５１側が縁端３５２側を支えに若干撓むことができるので、外筒３の後端側への掛留部３５０の嵌め込みを容易に行うことができる。また、図示しないが、保護部材１００と同様の突状部１５８を掛留部３５０に設け、外筒３に対する掛留部３５０のぐらつきを抑制すれば、なお好ましい。
【００８６】
また、グロメット９には、溝部９３〜９６が形成されていなくともよい。この場合、グロメット９の天面９９上に少なくとも一対の突起部を設け、突起部に挟まれる位置に、保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５が配置されるようにするとよい。あるいは溝部９３〜９６が部分的に溝状に形成されたものであってもよい。つまり、大気連通孔９１付近では溝状をなすものの外周側に近づくに従って深さがなくなり、天面９９と同一化していてもよい。また、溝部は１つでもよいし２つ以上であってもよく、４つに限定するものではない。
【００８７】
また、外筒３の開口３２に凹部あるいは一対の凸部を設け、その凹部内あるいは一対の凸部間に腕部１２０，１２５，１３０，１３５が配置されるように保護部材１００の組み付けを行い、保護部材１００の周方向への回転を規制してもよい。また、外筒３の開口３２付近の加締めを行って加締部３５を形成する際に加締部３５内に掛留部１５０の周方向への移動を規制する凸部等を設けても、あるいは周方向に部分的な加締めを行っても、同様に、保護部材１００の周方向への回転の規制が可能である。
【００８８】
ところで、上記各実施の形態のガスセンサ１，２００を製造する場合、保護部材１００，２０５をそれぞれの外筒３の後端側に外嵌めするには、あらかじめ、保護部材１００，２０５を除くガスセンサ１，２００の中間体（後述する保護部材被装着体）を組み立てた上で、掛留部１５０，２５０の筒孔内にリード線１８を挿通させつつ保護部材１００，２０５を移動させ、外筒３の後端側に配置することとなる。このとき、例えば第１の実施の形態のガスセンサ１では、保護部材１００の通気部１１０と４本の腕部１２０，１２５，１３０，１３５と連結部１４０とに囲まれて独立する４つの間隙のそれぞれに各リード線１８が挿通されることとなり、その状態で、リード線１８の延伸方向に沿って保護部材１００を移動させるとリード線１８に接触し、リード線１８が損傷する虞がある。そこで、上記各実施の形態のガスセンサ１，２００を製造する際には、リード線１８と保護部材１００，２０５とが接触し難くなるように、両者の位置決めを行える製造用治具を用い、ガスセンサ１，２００への保護部材１００，２０５の組み付けを行っている。以下、第１の実施の形態のガスセンサ１を例に、ガスセンサの製造方法ならびにその製造用治具について説明する。
【００８９】
まず、ガスセンサ１を製造する際に用いる製造用治具として、取付治具４００を例に、その構造について、図３および図１０〜図１３を参照して説明する。図１０は、取付治具４００の斜視図である。図１１は、取付治具４００を取付方向の前方から（図１０における矢印Ｃ方向に）見た図である。図１２は、取付治具４００を取付方向の後方から（図１０における矢印Ｄ方向に）見た図である。図１３は、図１０（または図１１）の２点鎖線で示す屈曲線Ｅ−Ｅにおいて矢視方向から見た取付治具４００の屈曲断面図である。
【００９０】
図１０に示す取付治具４００は、ガスセンサ１（図１参照）を組み立てる際に、図３に示す保護部材１００を外筒３の後端側に配置するための治具であり、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）から作製され、取付方向に沿った中心軸Ｐ（図中１点鎖線で示す。）を有する円柱形状をなしている。図１０〜図１３に示すように、取付治具４００は、取付方向の後方側にて拡径され段状をなす基部４２０を有し、その基部４２０から取付方向前方側へ向けて突出するように、保護部材保持部４１０が形成されている。この保護部材保持部４１０は、保護部材１００を取付治具４００自身と一体に保持するための部位であり、具体的に、保護部材１００の通気部１１０と腕部１２０，１２５，１３０，１３５と連結部１４０とに囲まれてなる間隙（図３参照）に挿入可能な突出部４１１が、周方向に４つ並んで配置された構成をなす。保護部材１００を保持する際には、中心軸Ｐの周方向にて隣り合う２つの突出部４１１の側面４１２間に、腕部１２０，１２５，１３０，１３５がそれぞれ挿入される。
【００９１】
また、各突出部４１１の中心軸Ｐ側を向く内面４１３は、中心軸Ｐを囲み通気部１１０が挿入される通路を形成する。その際に通気部１１０が負荷を受けるように、通路の内径は通気部１１０の外周の大きさよりもやや小さく形成されている。そして図１３に示すように、保護部材保持部４１０の基部４２０側の根元付近において、内面４１３の形成する通路は拡径されており、通気部１１０がこの位置に移動すれば、通気部１１０は各内面４１３より受ける負荷から解放される。このとき、通気部１１０と基部４２０との接触を防止するため、基部４２０には、突出部４１１の内面４１３が形成する通路に連続する凹部状の収容部４２１が形成されている。さらに突出部４１１の外面４１４は、保護部材１００の内突部１５５との間に間隙を有する位置に形成されている。ところで、保護部材保持部４１０の突出部４１１はそれぞれ基部４２０から突出する形態であるが、後述するガスセンサ１の製造過程において、保護部材１００が外筒３の後端側に嵌まるよりも先に、保護部材保持部４１０の取付方向の先端面４１５がグロメット９の天面９９に当接するように、突出部４１１の基部４２０からの突出長さが調整されている。つまり、取付治具４００に保護部材１００を保持した際に、突出部４１１の先端面４１５は、少なくとも腕部１２０，１２５，１３０，１３５の位置よりも、取付方向前方に配置される。換言すると、保護部材１００の通気部１１０が取付治具４００の収容部４２１内に収容された状態にあり、且つ、保護部材保持部４１０の先端面４１５がグロメット９の天面９９に当接した状態では、保護部材１００が外筒３と接触することがないように、突出部４１１の基部４２０からの突出長さ（中心軸Ｐ方向における先端面４１５の位置）が決められている。
【００９２】
また、図１０〜図１３に示すように、取付治具４００の外周面には、中心軸Ｐに沿って保護部材保持部４１０の取付方向先端面から基部４２０の取付方向後端面へ貫く溝状をなす４本のリード線保持部４３０が形成されている。リード線保持部４３０は、保護部材保持部４１０の中心軸Ｐに対する各突出部４１１の断面において中央の位置に設けられた、円形状の断面を有する底部壁面４３１と、その底部壁面４３１を保護部材１００の外周面側に露出させるべく、底部壁面４３１の内径（断面の直径）より細幅にて対向する側部壁面４３２とから構成される。底部壁面４３１の内径はガスセンサ１のリード線１８（図１参照）の外径と略同径に形成されている。このリード線保持部４３０にリード線１８が挿入された際に、リード線１８は底部壁面４３１内に配置されるが、側部壁面４３２がリード線１８の外径よりも細幅となるのでリード線１８の抜け防止として機能する。また、保護部材保持部４１０の取付方向の先端面４１５がグロメット９の天面９９に当接した際に、グロメット９のリード線挿通孔９２と取付治具４００の底部壁面４３１とが連結されるように、中心軸Ｐと直交する断面における４つの底部壁面４３１の中心軸Ｐに対する配置関係が、グロメット９の軸線Ｏと直交する断面における４つのリード線挿通孔９２の軸線Ｏに対する配置関係と略一致するように構成されている。また、基部４２０の外径は、保護部材１００の連結部１４０の内径よりも大きく形成されている。このため、基部４２０におけるリード線保持部４３０の溝の深さは保護部材保持部４１０における溝の深さよりも深く、側部壁面４３２によるリード線１８の抜け防止は、基部４２０側にて、より確実になされる。
【００９３】
次に、この取付治具４００を用い、ガスセンサ１を製造する方法について、図１４〜図１７を参照して説明する。図１４は、保護部材保持工程を示す図である。図１５は、リード線保持工程を示す図である。図１６は、保護部材配置工程を示す図である。図１７は、機械接合工程を示す図である。なお、図１４〜図１７のガスセンサ１や取付治具４００の断面図は、図４において２点鎖線で示す屈曲線Ｚにて矢視方向から見た場合を例に示したものである。以下では外筒３の後端側に保護部材１００を取り付ける過程を中心に説明するが、ガスセンサ１のその他の部位の製造過程については公知であるため省略あるいは簡略化して説明する。
【００９４】
図１に示す、ガスセンサ１の主体金具５は、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼からなるパイプ状の鋼材に鍛造加工を施し、次いで切削加工を施して、工具係合部５３や後端係合部５８、雄ねじ部５２、筒孔５５等の形状を成形した後、雄ねじ部５２にねじ山を転造して作製される。また、検出素子６は、有底筒状に形成した固体電解質体６１の表面上に、例えば印刷により基準電極６２や検出電極６３を形成し、さらに検出電極６３の表面上を覆って電極保護層を形成してから焼成することにより、作製される。そして、別過程で作製したプロテクタ４を溶接により主体金具５に接合し、その主体金具５の筒孔５５内に検出素子６を加締め保持することにより、ガスセンサ１の先端側の組立中間体が作製される。
【００９５】
一方、導電性の板材から作製した４つの接続端子１９のそれぞれにリード線１８の芯線を加締めて接合し、そのうちの２つの接続端子１９をヒータ７の電極７１に接続する。これら接続端子１９とヒータ７をセパレータ８内に収容し、そのセパレータ８を、フィルタ部材８７等を組み付けたグロメット９と共に、外筒３内の所定の位置に配置しつつ、外筒３の外周を加締めて保持することにより、ガスセンサ１の後端側の組立中間体が作製される。
【００９６】
このように作製されたガスセンサ１の先端側の組立中間体と後端側の組立中間体とを互いに組み合わせ、主体金具５の後端係合部５８に係合した外筒３の先端部３１の周囲を加締めると共に、レーザ溶接を施して、両組立中間体を一体にした保護部材被装着体１８０（図１４参照）を作製する。
【００９７】
［保護部材保持工程］
次に、図１４に示すように、保護部材被装着体１８０のグロメット９のリード線挿通孔９２から引き出された４本のリード線１８を、保護部材１００の通気部１１０と腕部１２０，１２５，１３０，１３５（図３参照）と連結部１４０とに囲まれてなる間隙のそれぞれに、腕部１２０，１２５，１３０，１３５や連結部１４０には接触しないように挿通させる。この状態で取付治具４００の取付方向前方側を保護部材１００に向け、中心軸Ｐを保護部材１００の軸線Ｏに揃え、保護部材１００の通気部１１０と腕部１２０，１２５，１３０，１３５と連結部１４０とに囲まれてなる間隙のそれぞれに、保護部材保持部４１０の各突出部１４１を挿入する。つまり、中心軸Ｐに対する周方向にて隣り合う各突出部１４１の側面４１２間に、腕部１２０，１２５，１３０，１３５を通し、４つの突出部４１１の中心軸Ｐ側を向くそれぞれの内面４１３間に、通気部１１０を配置させる。これにより、取付治具４００と保護部材１００とが互いに位置決めされる。そして、取付治具４００をそのまま軸線Ｏに沿って取付方向に移動させ、保護部材１００の通気部１１０を取付治具４００の収容部４２１内に収容すると、内面４１３が通気部１１０の抜け防止として機能し（図１５参照）、保護部材１００は取付治具４００に一体に保持される。
【００９８】
［リード線保持工程］
次に、図１５に示すように、４本のリード線１８を、それぞれが配置されている間隙に挿入された取付治具４００の突出部１４１に設けられているリード線保持部４３０の側部壁面４３２間に挿入し、底部壁面４３１に配置する。各リード線１８は、自身の外径より細幅の側部壁面４３２が抜け防止として機能し、それぞれが配置された底部壁面４３１内にて保持される。従って、リード線１８は、突出部４１１に周囲を囲われて、保護部材１００の通気部１１０、腕部１２０，１２５，１３０，１３５、および連結部１４０との接触から保護される。
【００９９】
［保護部材配置工程］
前述したように、取付治具４００はＮＢＲからなるため、リード線保持部４３０の底部壁面４３１でリード線１８を保持しつつも、リード線１８に対し滑り性を有する。図１６に示すように、取付治具４００に一体に保持された保護部材１００をリード線１８の延伸方向にスライド移動させると、取付治具４００および保護部材１００はリード線１８に案内されて、保護部材被装着体１８０の外筒３の後端側に達する。取付治具４００によって保護部材１００とリード線１８とが接触しないように互いの位置関係が位置決めされるので、このスライド移動の際に保護部材１００でリード線１８を擦ったり損傷させたりする虞がない。
【０１００】
取付治具４００および保護部材１００が保護部材被装着体１８０の外筒３の後端側に達したとき、突出部４１１の基部４２０からの突出長さの規定に従い、保護部材１００と外筒３とが接触するよりも先に、取付治具４００の先端面４１５がグロメット９の天面９９に当接する。このとき、リード線１８に案内されて、取付治具４００のリード線保持部４３０の底部壁面４３１がグロメット９のリード線挿通孔９２に連結する配置となる。これにより、グロメット９に対し取付治具４００が位置決めされるため、各突出部４１１の側面４１２間は、グロメット９の各溝部９３〜９６に連結する配置となり、内面４１３の形成する通路は、グロメット９の大気連通孔９１に連結する配置となる。
【０１０１】
［機械接合工程］
そして図１７に示すように、保護部材１００の連結部１４０を軸線Ｏに沿って取付方向に押圧する。保護部材１００の通気部１１０は、取付治具４００の突出部４１１の内面４１３に案内されて、グロメット９の大気連通孔９１へ向かい、腕部１２０，１２５，１３０，１３５は、各突出部４１１の側面４１２間に案内されて、グロメット９の各溝部９３〜９６へ向かう。また、掛留部１５０の内突部１５５は、保護部材被装着体１８０の外筒３の開口３２に押し広げられる。内突部１５５の自由端１５６が開口３２を乗り越えると、自由端１５６は加締部３５により形成された凹部内の壁面に当接する。一方、掛留部１５０の突状部１５８が外筒３の外周面に当接し、掛留部１５０の開口側の縁端１５１が外筒３に対し径方向に位置決めされる。腕部１２０，１２５，１３０，１３５は、それぞれグロメット９の溝部９３〜９６内に収容され、通気部１１０は、フィルタ部材８７の後端側にて大気連通孔９１の内周を軸線Ｏ方向に延ばした領域に配置されて、大気連通孔９１を塞ぐ。このように、保護部材１００が外筒３に接触するよりも先に取付治具４００がグロメット９に接触し、腕部１２０，１２５，１３０，１３５や通気部１１０をそれぞれ溝部９３〜９６や大気連通孔９１に案内する経路を形成した上で、保護部材１００の保護部材被装着体１８０への機械接合がなされる。このため、機械接合の際に、内突部１５５の持つバネ性によって、外筒３の後端側の開口３２に対し掛留部１５０がぐらつくことを抑制できる。その後の製造過程で取付治具４００が取り除かれ、４本のリード線１８が束ねられて被覆１８１が被せられ、ガスセンサ１が完成する。
【０１０２】
なお、上記した取付治具４００は、保護部材１００を一体に保持でき、且つ、リード線１８が保護部材１００に接触しないように位置決めしつつ、リード線１８の延伸方向に沿ってスライド可能にリード線１８を保持できればよい。例えば図１８に示す取付治具５００のように、保護部材保持部５１０において突出部５１１が２つの形態のものであっても、内面５１３による通気部１１０の保持は可能であり、側面５１２により腕部１２０，１２５，１３０，１３５の周方向への回転も規制できる。さらに、突出部５１１がない部位であっても基部５２０にリード線保持部５３０が形成されていれば、リード線１８の保持および位置決めが可能である。また、図１９に示す取付治具６００のように、保護部材保持部６１０の突出部６１１の外周面６１４を、より径方向の外側に配置し、突出部６１１を保護部材１００の通気部１１０と４本の腕部１２０，１２５，１３０，１３５と連結部１４０とに囲まれて独立する間隙に挿入した際に、外周面６１４が連結部１４０の内周に当接するようにしてもよい。つまり、取付治具６００による保護部材１００の保持を、突出部６１１の外周面６１４を連結部１４０に当接させた状態を維持することによって行ってもよい。あるいは図示しないが、図１０に示す突出部４１１の周方向の配置位置を互いに近づけ、側面４１２間を保護部材１００の腕部１２０，１２５，１３０，１３５の幅よりも狭くすれば、腕部１２０，１２５，１３０，１３５の保持による保護部材１００の保持が可能である。もちろん、それらの組み合わせによる保護部材１００の保持を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第１の実施の形態のガスセンサ１の構造を示す縦断面図である。
【図２】グロメット９の斜視図である。
【図３】第１の実施の形態の保護部材１００の斜視図である。
【図４】ガスセンサ１を軸線Ｏ方向後端側（図１における上側）から見た図である。
【図５】図４の１点鎖線で示す屈曲線Ａ−Ａにおいて矢視方向から見たガスセンサ１の後端側の部分拡大断面図である。
【図６】第２の実施の形態の保護部材２０５の斜視図である。
【図７】第２の実施の形態のガスセンサ２００を軸線Ｏ方向後端側（図１における上側）から見た図である。
【図８】図７の１点鎖線で示す屈曲線Ｂ−Ｂにおいて矢視方向から見た第２の実施の形態のガスセンサ２００の後端側の部分拡大断面図である。
【図９】変形例としての保護部材３００の斜視図である。
【図１０】取付治具４００の斜視図である。
【図１１】取付治具４００を取付方向の前方から（図１０における矢印Ｃ方向に）見た図である。
【図１２】取付治具４００を取付方向の後方から（図１０における矢印Ｄ方向に）見た図である。
【図１３】図１０（または図１１）の２点鎖線で示す屈曲線Ｅ−Ｅにおいて矢視方向から見た取付治具４００の屈曲断面図である。
【図１４】保護部材保持工程を示す図である。
【図１５】リード線保持工程を示す図である。
【図１６】保護部材配置工程を示す図である。
【図１７】機械接合工程を示す図である。
【図１８】変形例としての取付治具５００の斜視図である。
【図１９】変形例としての取付治具６００の斜視図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ ガスセンサ
３ 外筒
５ 主体金具
６ 検出素子
９ グロメット
１８ リード線
３５ 加締部
６４ 検出部
８７ フィルタ部材
９１ 大気連通孔
９２ リード線挿通孔
９３，９４，９５，９６ 溝部
１００ 保護部材
１１０ 通気部
１１６ 開口部
１２０，１２５，１３０，１３５ 腕部
１５０ 掛留部
１５５ 内突部
２００ ガスセンサ
２０５ 保護部材
２１０ 被覆部
２２０，２３０ 腕部
２５０ 掛留部
２５５ 内突部
４００ 取付治具
４１０ 保護部材保持部
４３０ リード線保持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びると共に、自身の先端側に被検出ガスを検出するための検出部を有する検出素子と、
前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、
当該主体金具に固定され、前記検出素子の後端側の径方向周囲を取り囲む筒状の外筒と、
前記外筒の後端側に当該外筒を塞ぐように配置される栓部材であって、前記検出素子の検出信号を取り出すためのリード線が挿通されるリード線挿通孔、および、通気性と防水性を有するフィルタ部材を介在させて前記外筒の内部と外部との大気連通を可能とする大気連通孔が、それぞれ前記軸線方向に延びるように形成された栓部材と、
を備えたガスセンサにおいて、
前記栓部材の前記大気連通孔を前記外筒の外部側から覆い前記フィルタ部材を保護する第１保護部材であって、
少なくとも前記大気連通孔を前記軸線方向に延ばした領域に、前記大気連通孔の開口よりも小さい開口を有する通気部が形成された第１保護部材を有し、
前記外筒および前記栓部材の少なくともいずれか一方には、前記第１保護部材が前記軸線方向を中心とする周方向に回転することを規制する回転規制部が設けられていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記第１保護部材は、前記リード線と非接触の状態で前記外筒に機械接合されていることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記外筒の前記後端側には、前記栓部材を固定する加締部を有し、
前記第１保護部材は、前記加締部に機械接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記第１保護部材は、前記通気部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部の全てに接続し、前記外筒の前記後端側の径方向周囲を取り囲んで前記外筒に機械接合された筒状の掛留部と、を有し、
前記回転規制部は、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点に前記リード線挿通孔を避けて径方向外側に向かって延びる溝部であり、
少なくとも１つの前記腕部は、前記溝部内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項５】
筒状をなす前記掛留部は、自身の内周面から内向きに突出する複数の内突部を有し、当該内突部が前記加締部と係合することを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記溝部には、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びる連結溝部を有し、
複数の前記腕部のうちの２つの前記腕部は、前記連結溝部内に配置されていることを特徴とする請求項４または５に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記第１保護部材の前記通気部は、軸線方向に貫通する複数の孔を有した形態、軸線方向の開口にメッシュ状の部材を組み付けた形態、または自身に形成された凸部の側面に開口を有した形態のうちのいずれかの形態に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記第１保護部材の硬度は、前記フィルタ部材の硬度よりも硬いことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項９】
軸線方向に延びると共に、自身の先端側に被検出ガスを検出するための検出部を有する検出素子と、
前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、
当該主体金具に固定され、前記検出素子の後端側の径方向周囲を取り囲む筒状の外筒と、
前記外筒の後端側に当該外筒を塞ぐように配置される栓部材であって、前記検出素子の検出信号を取り出すためのリード線が挿通されるリード線挿通孔、および、通気性と防水性を有するフィルタ部材を介在させて前記外筒の内部と外部との大気連通を可能にする大気連通孔が、それぞれ前記軸線方向に延びるように形成された栓部材と、
を備えたガスセンサにおいて、
前記ガスセンサを後方側から軸線方向に見たときに、前記フィルタ部材が視認できないように前記フィルタ部材を覆う被覆部を有し、前記外筒に機械接合される第２保護部材であって、自身と前記栓部材との間隙を介して前記大気連通孔内と外部との通気を許容する第２保護部材を有し、
前記外筒および前記栓部材の少なくともいずれか一方には、前記第２保護部材が周方向に回転することを規制する回転規制部が設けられていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項１０】
前記第２保護部材は、前記リード線と非接触の状態で前記外筒に機械接合されていることを特徴とする請求項９に記載のガスセンサ。
【請求項１１】
前記外筒の前記後端側には、前記栓部材を固定する加締部を有し、
前記第２保護部材は、前記加締部に機械接合されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のガスセンサ。
【請求項１２】
前記第２保護部材は、前記被覆部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部の全てに接続し、前記外筒の前記後端側の径方向周囲を取り囲んで前記外筒に機械接合された筒状の掛留部と、を有し、
前記回転規制部は、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点に前記リード線挿通孔を避けて径方向外側に向かって延びる溝部であり、
少なくとも１つの前記腕部は、前記溝部内に配置されていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項１３】
筒状をなす前記掛留部は、自身の内周面から内向きに突出する複数の内突部を有し、当該内突部が前記加締部と係合することを特徴とする請求項１２に記載のガスセンサ。
【請求項１４】
前記溝部には、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びる連結溝部を有し、
複数の前記腕部のうち２つの前記腕部は、前記連結溝部内に配置されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のガスセンサ。
【請求項１５】
前記第２保護部材の硬度は、前記フィルタ部材の硬度よりも硬いことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載のガスセンサの製造方法であって、
前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の後方側から前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合し、前記第１保護部材または前記第２保護部材を着脱可能に保持する保護部材保持部と、複数の前記リード線をそれぞれの延伸方向に沿ってスライド可能に保持すると共に、複数の前記リード線をそれぞれ前記第１保護部材または前記第２保護部材に対して位置決めするリード線保持部と、を有する製造用治具を用い、
前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記製造用治具で保持する保護部材保持工程と、
複数の前記リード線のそれぞれを、前記製造用治具の前記リード線保持部で保持するリード線保持工程と、
複数の前記リード線の延伸方向に沿って前記製造用治具と一体となった前記第１保護部材または前記第２保護部材をスライドさせて、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒の前記後端側に配置する保護部材配置工程と、
前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒への取付方向に押圧し、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記掛留部を前記外筒の前記加締部に機械接合させると共に、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記製造用治具の前記保護部材保持部から脱着させる機械接合工程と
を有することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１７】
前記保護部材配置工程では、前記第１保護部材または前記第２保護部材が前記外筒に接触する前に、前記製造用治具が、前記栓部材に接触することを特徴とする請求項１６に記載のガスセンサの製造方法。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載のガスセンサの製造方法において、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒の前記後端側に機械接合する際に用いられるガスセンサの製造用治具であって、
前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の後方側から前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合し、前記第１保護部材または前記第２保護部材を着脱可能に保持する保護部材保持部と、
複数の前記リード線をそれぞれの延伸方向に沿ってスライド可能に保持すると共に、複数の前記リード線をそれぞれ前記第１保護部材または前記第２保護部材に対して位置決めするリード線保持部と、
を有することを特徴とするガスセンサの製造用治具。
【請求項１９】
前記保護部材保持部は、前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合した際に、前記腕部よりも前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の前方側に突出していることを特徴とする請求項１８に記載のガスセンサの製造用治具。
【請求項２０】
前記リード線保持部は、自身に保持する前記リード線の延伸方向に沿う溝状をなすものであり、
前記リード線保持部は、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向において、前方側の部位よりも後方側の部位における溝の深さが深く形成されていることを特徴とする請求項１８または１９に記載のガスセンサの製造用治具。
【請求項１】
軸線方向に延びると共に、自身の先端側に被検出ガスを検出するための検出部を有する検出素子と、
前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、
当該主体金具に固定され、前記検出素子の後端側の径方向周囲を取り囲む筒状の外筒と、
前記外筒の後端側に当該外筒を塞ぐように配置される栓部材であって、前記検出素子の検出信号を取り出すためのリード線が挿通されるリード線挿通孔、および、通気性と防水性を有するフィルタ部材を介在させて前記外筒の内部と外部との大気連通を可能とする大気連通孔が、それぞれ前記軸線方向に延びるように形成された栓部材と、
を備えたガスセンサにおいて、
前記栓部材の前記大気連通孔を前記外筒の外部側から覆い前記フィルタ部材を保護する第１保護部材であって、
少なくとも前記大気連通孔を前記軸線方向に延ばした領域に、前記大気連通孔の開口よりも小さい開口を有する通気部が形成された第１保護部材を有し、
前記外筒および前記栓部材の少なくともいずれか一方には、前記第１保護部材が前記軸線方向を中心とする周方向に回転することを規制する回転規制部が設けられていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記第１保護部材は、前記リード線と非接触の状態で前記外筒に機械接合されていることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記外筒の前記後端側には、前記栓部材を固定する加締部を有し、
前記第１保護部材は、前記加締部に機械接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記第１保護部材は、前記通気部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部の全てに接続し、前記外筒の前記後端側の径方向周囲を取り囲んで前記外筒に機械接合された筒状の掛留部と、を有し、
前記回転規制部は、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点に前記リード線挿通孔を避けて径方向外側に向かって延びる溝部であり、
少なくとも１つの前記腕部は、前記溝部内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項５】
筒状をなす前記掛留部は、自身の内周面から内向きに突出する複数の内突部を有し、当該内突部が前記加締部と係合することを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記溝部には、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びる連結溝部を有し、
複数の前記腕部のうちの２つの前記腕部は、前記連結溝部内に配置されていることを特徴とする請求項４または５に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記第１保護部材の前記通気部は、軸線方向に貫通する複数の孔を有した形態、軸線方向の開口にメッシュ状の部材を組み付けた形態、または自身に形成された凸部の側面に開口を有した形態のうちのいずれかの形態に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記第１保護部材の硬度は、前記フィルタ部材の硬度よりも硬いことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項９】
軸線方向に延びると共に、自身の先端側に被検出ガスを検出するための検出部を有する検出素子と、
前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、
当該主体金具に固定され、前記検出素子の後端側の径方向周囲を取り囲む筒状の外筒と、
前記外筒の後端側に当該外筒を塞ぐように配置される栓部材であって、前記検出素子の検出信号を取り出すためのリード線が挿通されるリード線挿通孔、および、通気性と防水性を有するフィルタ部材を介在させて前記外筒の内部と外部との大気連通を可能にする大気連通孔が、それぞれ前記軸線方向に延びるように形成された栓部材と、
を備えたガスセンサにおいて、
前記ガスセンサを後方側から軸線方向に見たときに、前記フィルタ部材が視認できないように前記フィルタ部材を覆う被覆部を有し、前記外筒に機械接合される第２保護部材であって、自身と前記栓部材との間隙を介して前記大気連通孔内と外部との通気を許容する第２保護部材を有し、
前記外筒および前記栓部材の少なくともいずれか一方には、前記第２保護部材が周方向に回転することを規制する回転規制部が設けられていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項１０】
前記第２保護部材は、前記リード線と非接触の状態で前記外筒に機械接合されていることを特徴とする請求項９に記載のガスセンサ。
【請求項１１】
前記外筒の前記後端側には、前記栓部材を固定する加締部を有し、
前記第２保護部材は、前記加締部に機械接合されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のガスセンサ。
【請求項１２】
前記第２保護部材は、前記被覆部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部の全てに接続し、前記外筒の前記後端側の径方向周囲を取り囲んで前記外筒に機械接合された筒状の掛留部と、を有し、
前記回転規制部は、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点に前記リード線挿通孔を避けて径方向外側に向かって延びる溝部であり、
少なくとも１つの前記腕部は、前記溝部内に配置されていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項１３】
筒状をなす前記掛留部は、自身の内周面から内向きに突出する複数の内突部を有し、当該内突部が前記加締部と係合することを特徴とする請求項１２に記載のガスセンサ。
【請求項１４】
前記溝部には、前記栓部材の後端向き面側にて前記大気連通孔を起点にして径方向外側に向かって対称に延びる連結溝部を有し、
複数の前記腕部のうち２つの前記腕部は、前記連結溝部内に配置されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のガスセンサ。
【請求項１５】
前記第２保護部材の硬度は、前記フィルタ部材の硬度よりも硬いことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載のガスセンサの製造方法であって、
前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の後方側から前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合し、前記第１保護部材または前記第２保護部材を着脱可能に保持する保護部材保持部と、複数の前記リード線をそれぞれの延伸方向に沿ってスライド可能に保持すると共に、複数の前記リード線をそれぞれ前記第１保護部材または前記第２保護部材に対して位置決めするリード線保持部と、を有する製造用治具を用い、
前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記製造用治具で保持する保護部材保持工程と、
複数の前記リード線のそれぞれを、前記製造用治具の前記リード線保持部で保持するリード線保持工程と、
複数の前記リード線の延伸方向に沿って前記製造用治具と一体となった前記第１保護部材または前記第２保護部材をスライドさせて、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒の前記後端側に配置する保護部材配置工程と、
前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒への取付方向に押圧し、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記掛留部を前記外筒の前記加締部に機械接合させると共に、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記製造用治具の前記保護部材保持部から脱着させる機械接合工程と
を有することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１７】
前記保護部材配置工程では、前記第１保護部材または前記第２保護部材が前記外筒に接触する前に、前記製造用治具が、前記栓部材に接触することを特徴とする請求項１６に記載のガスセンサの製造方法。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載のガスセンサの製造方法において、前記第１保護部材または前記第２保護部材を前記外筒の前記後端側に機械接合する際に用いられるガスセンサの製造用治具であって、
前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の後方側から前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合し、前記第１保護部材または前記第２保護部材を着脱可能に保持する保護部材保持部と、
複数の前記リード線をそれぞれの延伸方向に沿ってスライド可能に保持すると共に、複数の前記リード線をそれぞれ前記第１保護部材または前記第２保護部材に対して位置決めするリード線保持部と、
を有することを特徴とするガスセンサの製造用治具。
【請求項１９】
前記保護部材保持部は、前記第１保護部材または前記第２保護部材に係合した際に、前記腕部よりも前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向の前方側に突出していることを特徴とする請求項１８に記載のガスセンサの製造用治具。
【請求項２０】
前記リード線保持部は、自身に保持する前記リード線の延伸方向に沿う溝状をなすものであり、
前記リード線保持部は、前記第１保護部材または前記第２保護部材の前記外筒への取付方向において、前方側の部位よりも後方側の部位における溝の深さが深く形成されていることを特徴とする請求項１８または１９に記載のガスセンサの製造用治具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００８−２９２４５９（Ｐ２００８−２９２４５９Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６５７２３（Ｐ２００８−６５７２３）
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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