ガスセンサ
【課題】端子支持用の絶縁体をホルダに確実に固定できるとともに、絶縁体での過大の応力の発生を防止することができるガスセンサを得る。
【解決手段】ホルダ４の一端部に固定されるケーシング８の内面と端子６を支持する絶縁体７の外面との間に中空状の弾性部材１４を圧縮状態で介設し、この弾性部材１４が復元力によって絶縁体７を支持部４ｃに押し付けて、支持部４ｃとによって絶縁体７を挟持している。
【解決手段】ホルダ４の一端部に固定されるケーシング８の内面と端子６を支持する絶縁体７の外面との間に中空状の弾性部材１４を圧縮状態で介設し、この弾性部材１４が復元力によって絶縁体７を支持部４ｃに押し付けて、支持部４ｃとによって絶縁体７を挟持している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用内燃機関の排気装置等に設置して排気ガスに含まれる特定ガス成分を検出するガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より種々のガスセンサが提案されている。特許文献１は、その一例としてのガスセンサを開示する。
【０００３】
特許文献１に開示されるガスセンサは、被測定ガスに含まれる特定ガス成分を検出する検出素子と、この検出素子が挿通固定されるホルダと、このホルダの基端部に固定され、検出素子からの出力を取り出す端子を支持する絶縁体と、ホルダの基端部に固定され、絶縁体の外面を覆うケーシングとを備えるとともに、ホルダの基端部に、絶縁体を係止するかしめ部を形成したものである。
【０００４】
このガスセンサでは、当該ガスセンサの組立て時に、検出素子の基端部側に、端子を支持する絶縁体を設けるとともに、ホルダの基端部の一部をかしめて絶縁体を係止した後、ホルダの基端部にケーシングを装着することにより、絶縁体の外面を覆うようにしている。
【０００５】
また、他の従来例として、中実の皿ばねを用いて絶縁体をホルダの基端部に押し付けて固定する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２０７９０７号公報
【特許文献２】特開２００１−３４９８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、ホルダの基端部側に絶縁体を固定するため、ホルダの基端部の一部をかしめて絶縁体を係止させる際に、かしめ荷重により過大な応力が絶縁体に発生し絶縁体が固定不良となるおそれがある。かかる過大な応力の発生を防止するため、ホルダ、絶縁体およびかしめ部を高い寸法精度で形成する場合には、ガスセンサの生産性が劣り歩留まりが低いという問題がある。また、一方、絶縁体での過大な応力の発生を防止するために、かしめ荷重を少なくして絶縁体を固定した場合、ガスセンサに掛る振動により絶縁体の振れが発生し、ガスセンサの耐振性が低下するとともに、絶縁体に内設される端子と検出素子との接触圧が確保できずガスセンサにおける特定ガスの検出精度が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
また、中実の皿ばねを用いて絶縁体をホルダの基端部に押し付けて固定する構造においても、皿ばねに作用する荷重に対する皿ばねの変形量がわずかであるため、各部の寸法ばらつきや片当たりなどによって絶縁体の固定不良が発生するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、端子支持用の絶縁体をホルダに確実に固定できるとともに、絶縁体での過大な応力の発生を防止することができるガスセンサを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のガスセンサは、被測定ガスに含まれる特定ガス成分を検出し検出結果を接点部から電気信号で出力する検出素子と、前記検出素子が挿通されている筒状のホルダと、前記ホルダの一端部側に配置され前記接点部に接続されている端子と、前記ホルダの一端部側に配置され、前記端子を支持している絶縁体と、前記ホルダに固定され、前記絶縁体を覆っているケーシングと、前記ホルダの一端部に設けられた支持部と、前記ケーシングの内面と前記絶縁体の外面との間に圧縮状態で介在し、前記絶縁体を復元力によって前記支持部に押し付けて、前記支持部とによって前記絶縁体を挟持している中空状の弾性部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ケーシングの内面と絶縁体の外面との間に介在している弾性部材が、支持部とによって絶縁体を挟持しているので、ガスセンサの組立て時にホルダの一端部をかしめる必要がなくて済み、かしめ荷重による絶縁体での過大な応力の発生を防止することができるとともに、絶縁体での過大の応力の発生を防止するためにホルダ、および絶縁体などを高い寸法精度で形成する必要もないので、ガスセンサの生産性の向上を図ることができる。また、ガスセンサが外力により振動した場合、弾性部材が弾性変形することで絶縁体の振れが吸収されるので、ガスセンサの耐振性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、内燃機関を搭載した自動車や２輪車等の車両の排気管に装着された空燃比検出用の酸素センサを例示する。
【００１２】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図１ないし図８を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる酸素センサの断面図（軸方向に沿った断面図）、図２は、本実施形態にかかる酸素センサの要部断面図（軸方向に沿った断面図）、図３は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は周方向に垂直な断面図、図４は、本実施形態にかかる開口部が１８０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図、図５は、本実施形態にかかる開口部が１２０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図、図６は、本実施形態にかかる開口部が６０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図、図７は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す分解断面図、図８は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材の変形特性を示す特性図である。なお、以下では、図１の紙面上下方向を酸素センサの上下方向として説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態における酸素センサ１は、外面に段付きの外形略円柱状をなしている。酸素センサ１は、検出素子２と、検出素子２が挿通されている筒状のホルダ４と、このホルダ４と検出素子２との間をシールし、且つ、検出素子２をホルダ４内に位置決めする素子位置決め部５と、検出素子２からの出力を取り出す複数の端子６と、ホルダ４の軸方向の一端部（上端部）側に配置され、端子６を支持している絶縁体である碍子７と、ホルダ４の軸方向の一端部側に配置され、碍子７の外面を覆っているケーシング８と、ホルダ４の他端部（下端部）に固定され、ホルダ４より突出した検出素子２の外面を覆うプロテクタ９と、を備えている。
【００１４】
検出素子２は、円柱棒状に形成され、その軸方向の一端部（上端部）には、接点部２ａを有する接続部２ｃが形成され、その軸方向の他端部（下端部）には酸素測定部２ｂが形成されている。接点部２ａは、検出素子２の外部に対して露出しており、接点部２ａと酸素測定部２ｂとは、相互に電気的に接続されている。検出素子２では、酸素測定部２ｂが被測定ガスである排ガスに含まれる特定ガス成分として酸素を検出し、その検出結果として酸素濃度を接点部２ａから電気信号で出力するようになっている。ここで、酸素測定部２ｂは、基準電極、測定電極、ヒータ（いずれも図示せず）を備えており、ヒータには、一対の電極が設けられている。これにより、接点部２ａ、端子６およびハーネス１７は、それら４つの電極に対応してそれぞれ４個ずつ設けられている。
【００１５】
ホルダ４には、検出素子２が挿入されている素子挿入孔３が形成されている。この素子挿入孔３に挿入された検出素子２の酸素測定部２ｂは、ホルダ４の軸方向の他方側に露出している一方、検出素子２の接続部２ｃはホルダ４の軸方向の一方側に露出している。この接続部２ｃは、碍子７の下端面７ａに対して軸方向に空隙部Ｓ１をあけて挿入されるようになっている。よって、検出素子２と碍子７との組み付け時、または組み付け後に例えば車両の振動等によって検出素子２が移動した場合においても、碍子７の下端面７ａに検出素子２が接触することが防止される。
【００１６】
ホルダ４は、その上部に上方から見て六角形状を有する六角部４ａを有し、この六角部４ａに工具を嵌合してホルダ４に回転トルクを容易に作用させることができるようになっている。ホルダ４の下部の外面には、ネジ部４ｂが形成されている。ホルダ４の六角部４ａとネジ部４ｂとの間には、ガスケット１９が配置されている。ホルダ４の上端には、碍子７の下端面７ａが当接する位置決め面４ｃが設けられており、この位置決め面４ｃが、碍子７におけるホルダ４側の端部（下端部）を支持している支持部となっている。即ち、本実施形態では、支持部（位置決め面４ｃ）がホルダ４に一体成形されている。
【００１７】
素子位置決め部５は、素子挿入孔３の軸方向の一端部に位置する粉充填スペース１０と、この粉充填スペース１０の近傍に設けられたかしめ部１１とを有している。素子位置決め部５は、粉充填スペース１０にセラミック粉１２とこのセラミック粉１２を押圧する押圧部材１３とを収容し、かしめ変形したかしめ部１１によって押圧部材１３を圧縮し、この圧縮力でセラミック粉１２を圧縮状態で充填することによって検出素子２とホルダ４との間をシールし、且つ、検出素子２をホルダ４に位置決めしている。セラミック粉１２としては、例えば未焼結のタルク、ステアタイト等が使用されている。押圧部材１３には、例えば円筒形状のリング部材が使用されている。
【００１８】
そして、粉充填スペース１０の内部に配置された押圧部材１３をかしめ部１１によって検出素子２の径方向であって検出素子２の中心へ向う方向へ全周かしめ等の手段を用いて曲げ加工することで、セラミック粉１２が加圧状態で充填され、検出素子２をホルダ４に位置決めしている。また、素子位置決め部５は、ホルダ４と検出素子２との間の隙間等を塞ぎ、ホルダ４の内部に外部の水分等が浸入するのを遮断するとともに、排気管３０の内部の排気ガス等がケーシング８の内部に浸入するのを遮断する機能を有している。
【００１９】
端子６は、板素材を折り曲げ加工等することにより形成されており、その一端部には、略板状の接触部６ａが形成されている。端子６の他端部は、ばね性を有する形状に形成されている。具体的には、端子６の他端部には、板ばねである鉤状のばね部６ｂが形成されている。このばね部６ｂは、板素材を折返し加工することによって形成される。
【００２０】
端子６は、ホルダ４の一端部側に配置されている。そして、ホルダ４の軸方向の一方にホルダ４から露出した検出素子２の接点部２ａに対して、ばね部６ｂがそのばね性を利用して圧接している。
【００２１】
端子６の一端部は、結合部２１に例えばスポット溶接によって固着され、結合部２１を介してハーネス１７の後述する芯線１７ａに接続されている。ここで、結合部２１は、金属材料などの導電性を有する材料によって形成されている。よって、検出素子２の酸素測定部２ｂは、接点部２ａ、端子６および結合部２１を介して、ハーネス１７の芯線１７ａと電気的に接続されている。
【００２２】
ハーネス１７は、芯線１７ａとこの芯線１７ａを被覆している被覆材１７ｂとから構成されている。芯線１７ａの端部は被覆材１７ｂから露出しており、この芯線１７ａの露出部分が結合部２１に接続されている。
【００２３】
ケーシング８は、碍子７を覆う筒状に形成されている。このケーシング８の上部内側には、シーリングラバー１６が配置され、このシーリングラバー１６を介して複数のハーネス１７がケーシング８の内部から外部に導き出されている。シーリングラバー１６は、ケーシング８のかしめ部８ａによるかしめによって、径方向であってシーリングラバー１６の中心部に向かう方向に縮径された状態でケーシング８に固定されている。このかしめによってシーリングラバー１６とハーネス１７との間、およびシーリングラバー１６とケーシング８との間のシール性（気密性）が確保されている。シーリングラバー１６は、フッ素ゴム等の耐熱性を有する材質から構成されている。
【００２４】
ケーシング８の軸方向の他端部は、ホルダ４に嵌着されるとともに、例えばレーザ溶接等の溶接によってホルダ４に固定されている。この溶接によってケーシング８とホルダ４との間のシール性が確保されている。なお、この溶接部分は、図１中に符号８ｄで示している。ケーシング８は、碍子７の外形よりも十分に大きな外形に形成され、これによってケーシング８と碍子７との間には、空隙部２０が設けられている。
【００２５】
図２に示すように、碍子７は、外形略円柱状に形成されてホルダ４の位置決め面４ｃに起立状態で配置されている。この碍子７は、絶縁材料からなり、その絶縁材料は、例えばセラミックスである。
【００２６】
碍子７の下端面（他端面）７ａには、軸方向一方側に向けて凹む凹部７ｄが形成されている。この凹部７ｄの内周面７ｅに沿って、複数の端子６のばね部６ｂが配置され、これら複数の端子６の間に検出素子２の接続部２ｃが嵌合されるようになっている。すなわち、検出素子２と碍子７とが組み付けられた状態では、端子６のばね部６ｂが、碍子７の凹部７ｄの内周面７ｅと検出素子２の接続部２ｃの外面との間に形成される空間Ｓに配置され、当該凹部７ｄの内周面７ｅと検出素子２の接続部２ｃとに挟持されるようになっている。このように挟持された端子６は、当該挟持によってばね部６ｂに生じる反発力により検出素子２の接点部２ａに圧接し、以て、当該接点部２ａと電気的に接続する。
【００２７】
凹部７ｄの底部７ｆには、端子６の固定部６ｃが挿入される取付孔７ｇが周方向に等間隔をもって複数形成されている。このように複数の端子６を周方向に等配置することで、これら複数の端子６に挟持される検出素子２を凹部７ｄの中心に配置しやすくしている。
【００２８】
ここで、碍子７と検出素子２の接続部２ｃとの間に形成された空間Ｓは、素子位置決め部５、シーリングラバー１６およびケーシング８とホルダ４との溶接部分８ｄによって略気密性が保持されるが、ハーネス１７における芯線１７ａと被覆材１７ｂとの微小な隙間のみを介して外部と連通しており、かかる連通によって、ケーシング８の内部に酸素濃度検出に用いる基準大気が導入されるようになっている。
【００２９】
碍子７におけるホルダ４側とは反対側の端部である上端部７ｈにおいては、その外周面７ｉに、周方向が該碍子７の周方向に沿った円環状の嵌合部７ｂが形成されている。この嵌合部７ｂには、弾性力を有する弾性部材１４が外嵌している。
【００３０】
嵌合部７ｂは、碍子７に形成された第１の大径部７ｊとこの第１の大径部７ｊよりも小径に形成された第１の小径部７ｋとの連設によって形成された段差によって形成されている。第１の小径部７ｋは、第１の大径部７ｊの一端（上端）に連設されている。したがって、碍子７は、嵌合部７ｂにおいて、略円筒状の外周面として第１の小径部７ｋの外周面７ｍと、この外周面７ｍから外方に延出して形成され検出素子２の軸心に対して垂直な平面７ｎと、を有している。
【００３１】
弾性部材１４は、例えばＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレスや耐熱バネ材料などによって構成されており、中でも耐熱バネ材料で構成されることがより好適である。
【００３２】
弾性部材１４は、碍子７に外嵌する形状に形成されている。具体的には、弾性部材１４は、図３の（ａ）に示すように、碍子７の嵌合部７ｂの外面に沿って延びて外形としての軸方向視が略Ｃ字状となっており、該弾性部材１４の両端間には、比較的わずかな寸法の間隙１４ａが設けられている。また、弾性部材１４は、図３の（ｂ）に示すように、周方向に垂直な断面が略Ｃ字状に形成されており、開口部１４ｂを有している。開口部１４ｂは、弾性部材１４の外周部に形成されており、弾性部材１４の軸心１４ｃ側とは反対側の外方に開口している。自由状態での弾性部材１４における開口部１４ｂの開口角度１４ｄは、弾性部材１４の周方向に沿った断面が略Ｃ字状になる角度であれば良く、ここでは、開口角度１４ｄが１８０°、１２０°、６０°の場合を図４〜図６に例示する。
【００３３】
弾性部材１４は、図２に示すように、嵌合部７ｂにおける第１の小径部７ｋに外嵌した状態で、第１の小径部７ｋの外周面７ｍとケーシング８の内周面との間に介在しているとともに、碍子７の平面７ｎとこの平面７ｎに対向するケーシング８の対向面８ｅとの間に介在している。即ち、弾性部材１４は、第１の小径部７ｋの外周面７ｍ、ケーシングの内周面、碍子７の平面７ｎおよびケーシング８の対向面８ｅに当接している。
【００３４】
弾性部材１４の軸心１４ｃと嵌合部７ｂの軸心７ｐとは、ホルダ４の軸心４ｄに沿っており、それら弾性部材１４の軸心１４ｃと嵌合部７ｂの軸心７ｐとホルダ４の軸心４ｄとは、一致している。
【００３５】
また、弾性部材１４は、自由状態での内径１４ｅ（図３）が嵌合部７ｂにおける第１の小径部７ｋの外径７ｑ（図２）と同一となっており、図７に示すように、弾性部材１４を嵌合部７ｂに嵌合した状態であってケーシング８の組み付け前の状態で、弾性部材１４の内周部が嵌合部７ｂにおける第１の小径部７ｋの外周面７ｍに当接し、弾性部材１４の軸心１４ｃと嵌合部７ｂの軸心７ｐとが一致する。
【００３６】
ここで、ケーシング８は、第２の大径部８ｂとこの第２の大径部８ｂに連設され第２の大径部８ｂよりも小径に形成された第２の小径部８ｆとを有しており、第２の大径部８ｂと第２の小径部８ｆとの連設によって形成された段差８ｇが弾性部材１４に当接している。なお、第２の小径部８ｆは、第２の大径部８ｂの上端に連設されており、第２の小径部８ｆの内径８ｈは、碍子７の第１の小径部７ｋの外径以下に形成されている（図７）。
【００３７】
そして、弾性部材１４は、ケーシング８の内面と碍子７の外面との間に圧縮状態で介在し、碍子７を復元力によってホルダ４の位置決め面４ｃに押し付けて、位置決め面４ｃとによって碍子７を挟持している。つまり、弾性部材１４は、嵌合部７ｂに外嵌した状態で嵌合部７ｂを押圧することで碍子７を碍子７の軸方向に沿って押圧し、これにより碍子７をホルダ４の位置決め面４ｃに向けて押圧している。かかる押圧によって、碍子７の下端面７ａがホルダ４の位置決め面４ｃに当接している。ことき、開口部１４ｂの開口量は、自由状態のときと比べて小さくなっているが、開口部１４ｂは閉じておらず開口した状態となっている。
【００３８】
図１に示すように、プロテクタ９は、有底筒状で、且つ、２重構造に形成されている。プロテクタ９とホルダ４との固定は、例えばレーザ溶接等による全周溶接、または部分溶接や全周加締め、部分加締め等によってなされている。図１中には、当該固定が溶接の場合の溶接箇所９ｂが示されている。
【００３９】
プロテクタ９は、内側プロテクタ９ｃおよび外側プロテクタ９ｄを有している。これら内側プロテクタ９ｃおよび外側プロテクタ９ｄは、例えば金属材料、セラミックス材料等によって形成されている。プロテクタ９の内部には、ホルダ４から下方に突出した検出素子２の酸素測定部２ｂが挿入されている。かかる構造のプロテクタ９は、検出素子２の酸素測定部２ｂを覆うことで、酸素測定部２ｂを排気ガス中の異物等から保護する。
【００４０】
プロテクタ９には、ガス流通用の流通孔９ａが形成されており、検出ガスは、流通孔９ａを経由してプロテクタ９の内部に進入して、酸素測定部２ｂに至る。
【００４１】
この酸素センサ１は、ホルダ４のネジ部４ｂを排気管３０のネジ孔３１に螺入することにより排気管３０に固定され、プロテクタ９で覆われた箇所が排気管３０内に突出された状態で配置される。酸素センサ１と排気管３０との間の気密は、ガスケット１９によって保持される。
【００４２】
このような構成において、排気管３０内を流通するガスがプロテクタ９の流通孔９ａより内部に流入すると、そのガス内の酸素が検出素子２の酸素測定部２ｂに入り込む。すると、酸素測定部２ｂがガスの酸素濃度を検出し、この検出した酸素濃度を電気信号に変換する。この電気信号の情報が端子６およびハーネス１７を経て外部に出力される。
【００４３】
以上説明した酸素センサ１では、ケーシング８の内面と碍子７の外面との間に介在した弾性部材１４が、ホルダ４の位置決め面４ｃとによって碍子７を挟持しているので、酸素センサ１の組立て時にホルダ４の一端部をかしめる必要がなくて済み、碍子７での過大な応力の発生を防止することができるとともに、碍子７での過大な応力の発生を防止するためにホルダ４、および碍子７などを高い寸法精度で形成する必要もないので、酸素センサ１の生産性の向上を図ることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、酸素センサ１が外力により振動した場合、弾性部材１４が弾性変形することで碍子７の振れが吸収されるので、酸素センサ１の耐振性を向上させることができる。特に、本実施形態では、弾性部材１４は、周方向に垂直な断面が略Ｃ字状に形成されていることにより、周方向に垂直な断面が環状の場合に比べて、弾性部材１４が容易に変形可能であるので、車両の振動によって弾性部材１４に振動が加わった場合、その振動を弾性部材１４が容易に変形して吸収することができ、酸素センサ１の高い耐振性を確保することができる。
【００４５】
このように、本実施形態では、弾性部材１４によって碍子７が振動することを抑制することができるので、車両振動によって碍子７が共振することを防止することができる。また、碍子７を弾性部材１４によって支持していることにより、碍子７と弾性部材１４との系の共振周波数を碍子７単体の共振周波数よりも高くすることができ、車両振動による碍子７と弾性部材１４との系の共振を防止することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、弾性部材１４が軸方向視で略Ｃ字状に形成されていているので、ケーシング８によって押圧されることにより自由状態に比べて間隙１４ａが小さくなるように弾性部材１４が変形し、弾性部材１４の寸法ばらつきを吸収できるとともに、弾性部材１４が嵌合部７ｂに対して自由状態のときと比べてより巻き付いた状態で固定されるので、嵌合部７ｂに対する弾性部材１４の固定力が向上する。
【００４７】
また、本実施形態では、弾性部材１４は、周方向に垂直な断面が略Ｃ字状に形成されていることにより、周方向に垂直な断面が断面円環状に形成されている場合に比べて、ケーシング８の押圧に対して弾性部材１４が圧縮変形し易く圧縮変形量が大きいので、碍子７などの寸法ばらつきや片当たりを弾性部材１４で容易に吸収できる。したがって、この点でも碍子７での過大の応力の発生を防止することができるとともに、酸素センサ１を効率的に組立てることができる。
【００４８】
また、このように周方向に垂直な断面が略Ｃ字状に形成されていることにより、弾性部材１４が弾性変形し易い、即ち、弾性部材１４の柔軟性が大きいので、弾性部材１４と碍子７との当接において碍子７が抉られることを防止することができる。ここで、弾性部材１４の開口角度１４ｄが大きいほど、弾性部材１４が圧縮変形し易く弾性部材１４がの大きい圧縮変形量を得ることができるので、弾性部材１４と碍子７との当接において碍子７が抉られることの防止効果が高くなる。一方、弾性部材１４の開口角度１４ｄが小さいほど、弾性部材１４の剛性が高くなるため、ケーシング８による荷重のばらつきを弾性部材１４が吸収して弾性部材１４が全体的により均一に変形するので、碍子７をより確実に固定することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、支持部（位置決め面４ｃ）が、ホルダ４に一体成形されているので、例えば支持部をホルダ４とが別部品で設ける場合に比べ、酸素センサ１を簡素な構成とすることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、ケーシング８の第２の小径部８ｆの内径が、碍子７の第１の小径部７ｋの外径以下に形成されていることにより、第２の小径部８ｆの内径が碍子７の第１の小径部７ｋの外径より大きい場合に比べて、ケーシング８の小型化を図ることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、弾性部材１４は、自由状態での内径１４ｅ（図３）が嵌合部７ｂにおける第１の小径部７ｋの外径７ｑ（図２）と同一となっており、弾性部材１４を嵌合部７ｂに嵌合して状態であってケーシング８の組み付け前の状態で、弾性部材１４の内周部が嵌合部７ｂにおける第１の小径部７ｋの外周面７ｍに当接し、弾性部材１４の軸心１４ｃと嵌合部７ｂの軸心７ｐとが一致するので、弾性部材１４の位置決めを確実に行なうことができ、ケーシング８を組み付けた状態での弾性部材１４と嵌合部７ｂとの片当たりを防止することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、碍子７は、ホルダ４側とは反対側の端部である上端部７ｈに略円筒状の外周面７ｍを有し、ケーシング８は、碍子７を覆う筒状に形成されており、弾性部材１４は、碍子７の外周面７ｍとケーシング８の内周面との間に介在していることにより、弾性部材１４による碍子７に対する径方向の押圧力によって碍子７を強固に固定することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、検出素子２は、棒状に形成され、碍子７は、ホルダ４側とは反対側の端部である上端部７ｈに検出素子２の軸心に対して垂直な平面７ｎを有し、ケーシング８は、平面７ｎに対向する対向面８ｅを有し、弾性部材１４は、平面７ｎと対向面８ｅとの間に介在していることにより、弾性部材１４による碍子７に対する軸方向の押圧力によって碍子７を強固に固定することができる。
【００５４】
ここで、ホルダ４に対するケーシング８の組み付け時には、弾性部材１４は、図８の線Ｌ１（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ）に示すように、荷重に応じて圧縮変形する。ここで、図８中には、弾性部材１４の開口部１４ｂの開口角度が１８０°、１２０°、６０°の場合の弾性部材１４の変形特性が、それぞれ線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃによって示されている。弾性部材１４は、ホルダ４に対するケーシング８の挿入のストロークが第１範囲（ストローク０〜ａ）にあっては弾性変形し、そのストロークが第２範囲（ストロークａ〜ｂ）に至ると弾塑性変形する。本実施形態では、この第２範囲のストロークでホルダ４がケーシング８に固定される。ホルダ４に対するケーシング８の挿入のストロークが第２範囲を超えて第３範囲（ストロークｂ以上）に到達すると、弾性部材１４は、完全に塑性変形して碍子破壊領域に到達し、碍子７が破壊される。これに対して、例えば、図８の直線Ｌ２で示すように、中実の皿ばねを用いて碍子を固定する従来例では荷重に対する皿ばねの変形量が少なく、わずかのストロークで荷重が碍子破壊領域に到達してしまう。これに対して、本実施形態では、荷重に対する変形量が多い領域（弾性変形域）と、ストロークに対する荷重の増加感度の低い領域（弾塑性変形域）を得ることができる。これにより、上述したように、碍子７などの寸法ばらつきや片当たりを容易に吸収し、碍子７での過大な応力の発生を防止することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、組立完了状態で、弾性部材１４が第１の小径部７ｋの外周面７ｍに当接している例を説明したが、これに限るものでは無く、組立完了状態で、弾性部材１４が第１の小径部７ｋの外周面７ｍに対して間隙をもって配置されるように構成しても良い。この場合、弾性部材１４が径方向に容易に変形可能であるので、車両の振動によって弾性部材１４に振動が加わった場合、その振動を弾性部材１４が径方向に容易に変形して吸収することができ、酸素センサ１のより高い耐振性を確保することができる。
【００５６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について図９を参照して説明する。図９は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ａは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００５７】
本実施形態の酸素センサ１Ａは、弾性部材１４Ａが第１の実施形態に対して異なる。本実施形態の弾性部材１４Ａは、開口部１４ｂが、弾性部材１４の内周部に形成されており、開口部１４ｂは、弾性部材１４Ａの軸心１４ｃ側（内方）に開口している。
【００５８】
この弾性部材１４Ａは、ケーシング８と碍子７とに挟まれて押圧されることにより、自由状態よりも扁平になって外径が拡大し、外方に向けた付勢力が発生する。これにより、弾性部材１４Ａは、開口部１４ｂが形成されていない外周部でケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧する。なお、その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００５９】
以上説明した本実施形態の酸素センサ１Ａでは、開口部１４ｂが形成されていない外周部で弾性部材１４Ａがケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧することにより、ケーシング８の第２の大径部８ｂの外周面に掛かる外力に対し、ケーシング８に加えて弾性部材１４Ａもその押圧力によって対抗するので、弾性部材１４Ａがケーシング８を補強する補強部材として機能する。換言すると、ケーシング８と弾性部材１４Ａとによる２重構造によって外力に対抗可能となっている。よって、弾性部材１４Ａによってケーシング８の耐久性の向上を図ることができる。
【００６０】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲要部断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｂは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００６１】
本実施形態の酸素センサ１Ｂは、弾性部材１４Ｂが第１の実施形態に対して異なる。本実施形態の弾性部材１４Ｂは、開口部１４ｂが、弾性部材１４の上部に形成されて、ケーシング８の対向面８ｅに向けて開口している。
【００６２】
この弾性部材１４Ｂは、ケーシング８と碍子７とに挟まれて押圧されることにより、自由状態よりも扁平になって外径が拡大し、外方に向けた付勢力が発生する。これにより、弾性部材１４Ｂは、開口部１４ｂが形成されていない外周部でケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧するとともに、開口部１４ｂが形成されていない内周部で碍子７の第１の小径部７ｋの外周面７ｍを押圧する。なお、その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００６３】
以上説明した酸素センサ１Ｂでは、開口部１４ｂが形成されていない外周部で弾性部材１４Ｂがケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧することにより、ケーシング８の第２の大径部８ｂの外周面に掛かる外力に対し、ケーシング８に加えて弾性部材１４Ｂもその押圧力によって対抗するので、弾性部材１４Ｂがケーシング８を補強する補強部材として機能する。換言すると、ケーシング８と弾性部材１４Ｂとによる２重構造によって外力に対抗可能となっている。よって、弾性部材１４Ｂによってケーシング８の耐久性の向上を図ることができる。
【００６４】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｃは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００６５】
本実施形態の酸素センサ１Ｃは、弾性部材１４Ｃが第１の実施形態に対して異なる。本実施形態の弾性部材１４Ｃは、開口部１４ｂが、弾性部材１４の下部に形成されて、碍子７の平面７ｎに向けて開口している。
【００６６】
この弾性部材１４Ｃは、ケーシング８と碍子７とに挟まれて押圧されることにより、自由状態よりも扁平になって外径が拡大し、外方に向けた付勢力が発生する。これにより、弾性部材１４Ｃは、開口部１４ｂが形成されていない外周部でケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧するとともに、開口部１４ｂが形成されていない内周部で碍子７の第１の小径部７ｋの外周面７ｍを押圧。なお、その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００６７】
以上説明した酸素センサ１Ｃでは、弾性部材１４Ｃが、開口部１４ｂが形成されていない外周部でケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧することにより、ケーシング８の第２の大径部８ｂの外周面に掛かる外力に対し、ケーシング８に加えて弾性部材１４もその押圧力によって対抗するので、弾性部材１４Ｃがケーシング８を補強する補強部材として機能する。換言すると、ケーシング８と弾性部材１４Ｃとによる２重構造によって外力に対抗可能となっている。よって、弾性部材１４Ｃによってケーシング８の耐久性の向上を図ることができる。
【００６８】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とホルダとを示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）、図１３は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とホルダとを示す分解平面図である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｄは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００６９】
本実施形態は、酸素センサ１Ｄの弾性部材１４Ｄにおいて、自由状態での内径１４ｅが碍子７の嵌合部７ｂを構成する第１の小径部７ｋの外径７ｑよりも小さい点が第１の実施形態と異なる。なお、その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００７０】
即ち、本実施形態の酸素センサ１Ｄにおいては、碍子７は、第１の大径部７ｊとこの第１の大径部７ｊに連設され第１の大径部７ｊよりも小径に形成された第１の小径部７ｋとを有し、嵌合部７ｂは、第１の大径部７ｊと第１の小径部７ｋとの連設によって形成された段差によって形成され、弾性部材１４Ｄは、嵌合部７ｂを構成する第１の小径部７ｋに外嵌しており、当該弾性部材１４Ｄは、自由状態での内径１４ｅが第１の小径部７ｋの外径よりも小さい。なお、図１３では、碍子７の取付孔７ｇは図示省略されている。
【００７１】
したがって、本実施形態の酸素センサ１Ｄによれば、弾性部材１４Ｄが嵌合部７ｂに固定状態で配置されるため、各部の組み付け時に弾性部材１４Ｄが位置ずれすることを防止でき、酸素センサ１Ｄの組立容易性の向上を図ることができる。
【００７２】
［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態について図１４を参照して説明する。図１４は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とその周囲を示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｅは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００７３】
本実施形態は、酸素センサ１Ｅの碍子７にける第１の小径部７ｋが、ケーシング８の第２の小径部８ｆに間隙ｃをもって挿入可能に形成されている点が第１の実施形態と異なる。詳しくは、碍子７の第１の小径部７ｋの外径７ｑが、ケーシング８の第２の小径部８ｆの内径よりも小さく形成されている。なお、その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００７４】
即ち、本実施形態の酸素センサ１Ｅでは、碍子７は、第１の大径部７ｊとこの第１の大径部７ｊに連設され第１の大径部７ｊよりも小径に形成された第１の小径部７ｋとを有し、嵌合部７ｂは、第１の大径部７ｊと第１の小径部７ｋとの連設によって形成された段差によって形成されており、ケーシング８は、筒状に形成されるとともに、第２の大径部８ｂとこの第２の大径部８ｂに連設され第２の大径部８ｂよりも小径に形成された第２の小径部８ｆとを有し、第２の大径部８ｂと第２の小径部８ｆとの連設によって形成された段差８ｇが弾性部材１４に当接しており、第１の小径部７ｋは、第２の小径部８ｆに間隙ｃをもって挿入可能に形成されている。
【００７５】
したがって、本実施形態の酸素センサ１Ｅによれば、ケーシング８の組み付け時に、ケーシング８の第２の小径部８ｆと碍子７の第１の小径部７ｋとの接触を間隙ｃによって防止することができる。よって、ケーシング８と碍子７とが片当たりしてケーシング８による弾性部材１４に対する押圧が不良となることを防止することができる。
【００７６】
［第７の実施形態］
次に、本発明の第７の実施形態について図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とその周囲を示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｆは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００７７】
本実施形態は、酸素センサ１Ｆにおいて、弾性部材１４Ｆの外径１４ｆが弾性部材１４Ｆの自由状態においてケーシング８の第２の大径部８ｂの内径８ｉよりも大きく設定されており、弾性部材１４Ｆがケーシング８の第２の大径部８ｂに圧入されている点が第１の実施形態と異なる。この圧入は、弾性部材１４Ｆが碍子７の嵌合部７ｂに組み付けられる前に行われる。なお、図１５では、ケーシング８に圧入された状態の弾性部材１４Ｆを示してある。その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００７８】
以上説明した本実施形態の酸素センサ１Ｆによれば、弾性部材１４Ｆがケーシング８の第２の大径部８ｂに圧入された状態で碍子７の嵌合部７ｂに取り付けられるので、碍子７の嵌合部７ｂへの弾性部材１４Ｆの取り付けにおいて、弾性部材１４Ｆの取り付け位置がずれることを防止することができるので、弾性部材１４Ｆを碍子７の嵌合部７ｂに容易に嵌合させることができる。
【００７９】
なお、弾性部材は、碍子７の嵌合部７ｂへの組み付け前に、ケーシング８に溶接や接着などによって固定してもよい。この場合には、弾性部材の外径の大きさにかかわらず、弾性部材を碍子７の嵌合部７ｂに容易に嵌合させることができ、弾性部材の取り付け位置のずれを防止することができる。また、このように、弾性部材を、碍子７の嵌合部７ｂへの組み付け前に、ケーシング８に溶接や接着などによって固定する構成にあっては、碍子７における弾性部材の取り付け部は、嵌合部７ｂでなく、単なる平面等であっても良い。
【００８０】
［第８の実施形態］
次に、本発明の第８の実施形態について図１６ないし図１８を参照して説明する。図１６は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）、図１７は、本実施形態にかかる酸素センサの別例を示す断面図（軸方向に沿った断面図）、図１８は、本実施形態にかかる酸素センサの別例を示す断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｇは、第２の実施形態にかかる酸素センサ１Ａと同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００８１】
本実施形態は、酸素センサ１Ｇが弾性部材１４Ａの下方に受動部材４１を備える点が第２の実施形態に対して異なる。その他の部分は、第２の実施形態と同じである。
【００８２】
受動部材４１は、円環状の板部材であり、碍子７の嵌合部７ｂに外嵌している。この受動部材４１は、弾性部材１４Ａと碍子７とに当接した状態で弾性部材１４Ａと碍子７との間に介在し、弾性部材１４Ａと碍子７との間の荷重伝達をする。受動部材４１は、弾性部材１４Ａとの当接面積よりも碍子７との当接面積の方が広くなっている。受動部材４１は、例えば金属製であり、金属としては、例えばステンレスが好適である。
【００８３】
以上説明した酸素センサ１Ｇでは、その組立において、弾性部材１４Ａが嵌合部７ｂに嵌合した状態で、ケーシング８を碍子７に外挿してホルダ４（図１参照）に組み付ける時に、ケーシング８の押圧よって弾性部材１４Ａにかかる荷重が受動部材４１を介して碍子７に伝達される。このとき、受動部材４１においては弾性部材１４Ａとの当接面積よりも受動部材４１との当接面積の方が広くなっているので、弾性部材１４Ａから碍子７に伝達される荷重は、受動部材４１が設けられていない場合に比べてより広い範囲に分散されて碍子７に伝達される。よって、より均一に碍子７に軸方向に沿った荷重を加えることができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、受動部材４１を第２の実施形態で説明した酸素センサ１Ａへ適用した例を示したが、これに限ることなく、受動部材４１を、第１の実施形態で説明した酸素センサ１や、第３〜第７の実施形態で説明した酸素センサ１Ｂ〜１Ｆに適用して良い。ここで、図１８に、受動部材４１を第３の実施形態で説明した酸素センサ１Ｂに適用した場合の酸素センサ１Ｈを示し、図１９に、受動部材４１を第４の実施形態で説明した酸素センサ１Ｃに適用した場合の酸素センサ１Ｊを示す。図１８に示す酸素センサ１Ｈにあっては、開口部１４ｂが受動部材４１を介して碍子の平面７ｎに対向した状態となるので、ケーシング８に押圧された弾性部材１４Ｃにおける開口部１４ｂの縁が碍子７の平面７ｎに当接することが受動部材４１によって防止され、開口部１４ｂの縁によって碍子７の平面７ｎが抉られることを防止することができる。
【００８５】
［第９の実施形態］
次に、本発明の第９の実施形態について図１９を参照して説明する。図１９は、本実施形態にかかる酸素センサの要部断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｋは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００８６】
本実施形態は、酸素センサ１Ｋにおいて碍子７の下方に受動部材５１が設けられている点が第１の実施形態に対して異なる。その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００８７】
受動部材５１は、円環状の板部材であり、検出素子２に外挿されている。この受動部材５１は、碍子７（詳しくは下端面７ａ）とホルダ４の位置決め面４ｃとに当接した状態で碍子７と位置決め面４ｃとの間に介在し、碍子７と位置決め面４ｃとの間の荷重伝達をする。受動部材５１は、碍子７との当接面積よりも位置決め面４ｃとの当接面積の方が広くなっている。受動部材５１は、例えば金属製であり、金属としては、例えばステンレスが好適である。
【００８８】
以上説明した酸素センサ１Ｋでは、ケーシング８による押圧よって弾性部材１４を介して碍子７にかかる荷重が、碍子７から受動部材５１を介してホルダ４の位置決め面４ｃに伝達される。このとき、受動部材５１では、碍子７との当接面積よりも位置決め面４ｃとの当接面積の方が広くなっているので、碍子７から位置決め面４ｃに伝達される荷重は、受動部材５１が設けられていない場合に比べて、より広い範囲に分散されて位置決め面４ｃに伝達される。よって、より均一に位置決め面４ｃに軸方向に沿った荷重を加えることができる。
【００８９】
また、碍子７と位置決め面４ｃとの間に受動部材５１が介在しているので、セラミックス製の碍子７の下端面７ａの平坦度が低い場合であっても、碍子７が位置決め面４ｃに片当たりすることを受動部材５１によって防止することができる。
【００９０】
なお、本実施形態では、受動部材５１を第１の実施形態の酸素センサ１へ適用した例を示したが、これに限ること無く、受動部材５１を、第２ないし第８のいずれの酸素センサ１Ａ〜１Ｊに適用して良い。
【００９１】
［第１０の実施形態］
次に、本発明の第１０の実施形態について図２０を参照して説明する。図２０は、本実施形態にかかる酸素センサの要部断面図である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｌは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００９２】
本実施形態の酸素センサ１Ｌでは、碍子７の軸方向の途中部位に、弾性部材１４が嵌合した円錐形状の嵌合部７ｃが形成されている。即ち、嵌合部７ｃは、第１の実施形態の嵌合部７ｃよりも、碍子７の軸方向でホルダ４により近い位置に形成されるとともに、車両の排気管３０により近い位置に形成されている。そして、ケーシング８の第２の大径部８ｂと第２の小径部８ｆとの連設部に、嵌合部７ｃから所定間隔をおいて離間する円錐部８ｃが形成されている。これら嵌合部７ｃおよび円錐部８ｃは、共にホルダ４側（軸方向の一方側）へ向うにつれて拡径している。
【００９３】
そして、これらの嵌合部７ｃの外面と、円錐部８ｃの内面との間に弾性部材１４が圧縮状態で介在しており、弾性部材１４が、碍子７を復元力によってホルダ４の位置決め面４ｃに押し付けて、位置決め面４ｃとによって碍子７を挟持している。詳しくは、ケーシング８に押圧された弾性部材１４は、碍子７に対して軸方向および径方向に押圧力（反発力）を作用させている。なお、他の部分は、第１の実施形態と同様である。
【００９４】
このような構成の酸素センサ１Ｌでも、第１の実施形態の酸素センサ１と同様の効果が得られる。
【００９５】
なお、本実施形態では、上記構成（嵌合部７ｃ、円錐部８ｃ）を第１の実施形態の酸素センサ１に適用した例を説明したが、これに限ること無く、上記構成を第２ないし第９の実施形態のいずれの酸素センサ１Ａ〜１Ｋに適用しても良い。
【００９６】
なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。
【００９７】
（１）上記各実施形態において、弾性部材として、軸方向視が略Ｃ字状のものを例に説明したが、弾性部材としては、図２１に示すように、軸方向視が円環状の弾性部材１４Ｍであっても良い。この場合には、碍子７に対してその周方向にほぼ均等に軸方向の荷重を加えられるので、碍子７を確実に支持することができる。
【００９８】
（２）上記各実施形態において、弾性部材として、周方向に沿った断面が略Ｃ字状のものを例に説明したが、これに限るものでは無い。弾性部材としては、中空状で少なくとも軸方向に変形可能な形状であれば良く、例えば、図２２に示すように、周方向に沿った断面が円環状の弾性部材１４Ｎや、図２３に示すように、周方向に沿った断面が略菱形に形成されるとともに開口部１４ｂを有する弾性部材１４Ｎであって良い。更には、弾性部材としては、図２４に示すように、周方向に沿った断面が平坦部１４ｇを有する三角形状の弾性部材１４Ｑ、図２５に示すように、周方向に沿った断面が平坦部１４ｇと円弧部１４ｈと開口部１４ｂとからなる形状の弾性部材１４Ｒであって良い。これら弾性部材１４Ｑ，１４Ｒでは、円弧部１４ｇを碍子７の平面７ｎに当接させることにより、碍子７に対してその軸方向に弾性部材１４Ｑ，１４Ｒの押圧力をより均一に伝達することができる。
【００９９】
（３）上記実施形態において、碍子７におけるホルダ４側の端部を支持している支持部として、ホルダ４に形成された位置決め面４ｃを例に説明したが、支持部としては、前記ホルダの一端部にホルダと別部品として設けられるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる酸素センサの断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる酸素センサの要部断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は周方向に垂直な断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる開口部が１８０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる開口部が１２０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる開口部が６０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す分解断面図。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材の変形特性を示す特性図。
【図９】本発明の第２の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１０】本発明の第３の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲要部断面図（軸方向に沿った断面図）
【図１１】本発明の第４の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１２】本発明の第５の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とホルダとを示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１３】本発明の第５の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とホルダとを示す分解平面図。
【図１４】本発明の第６の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とその周囲を示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１５】本発明の第７の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とその周囲を示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１６】本発明の第８の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１７】本発明の第８の実施形態にかかる酸素センサの別例を示す断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１８】本発明の第８の実施形態にかかる酸素センサの別例を示す断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１９】本発明の第９の実施形態にかかる酸素センサの要部断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図２０】本発明の第１０の実施形態にかかる酸素センサの要部断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図２１】本発明の別の実施形態にかかる弾性部材の平面図。
【図２２】本発明の別の実施形態にかかる弾性部材の軸方向に沿った断面図。
【図２３】本発明の別の実施形態にかかる弾性部材の軸方向に沿った断面図。
【図２４】本発明の別の実施形態にかかる弾性部材の軸方向に沿った断面図。
【図２５】本発明の別の実施形態にかかる弾性部材の軸方向に沿った断面図。
【符号の説明】
【０１０１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ…酸素センサ（ガスセンサ）
２…検出素子
４…ホルダ
４ｃ…位置決め面（支持部）
６…端子
７…碍子（絶縁体）
７ｂ，７ｃ…嵌合部
７ｈ…上端部（端部）
７ｊ…第１の大径部
７ｋ…第１の小径部
７ｍ…外周面
７ｎ…平面
７ｐ…嵌合部の軸心
７ｑ…第１の小径部の外径
８…ケーシング
８ｂ…第２の大径部
８ｅ…対向面
８ｆ…第２の小径部
８ｇ…段差
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｆ，１４Ｍ，１４Ｎ，１４Ｑ，１４Ｒ…弾性部材
１４ｃ…弾性部材の軸心
１４ｅ…弾性部材の内径
４１…受動部材
５１…受動部材
ｃ…間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用内燃機関の排気装置等に設置して排気ガスに含まれる特定ガス成分を検出するガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より種々のガスセンサが提案されている。特許文献１は、その一例としてのガスセンサを開示する。
【０００３】
特許文献１に開示されるガスセンサは、被測定ガスに含まれる特定ガス成分を検出する検出素子と、この検出素子が挿通固定されるホルダと、このホルダの基端部に固定され、検出素子からの出力を取り出す端子を支持する絶縁体と、ホルダの基端部に固定され、絶縁体の外面を覆うケーシングとを備えるとともに、ホルダの基端部に、絶縁体を係止するかしめ部を形成したものである。
【０００４】
このガスセンサでは、当該ガスセンサの組立て時に、検出素子の基端部側に、端子を支持する絶縁体を設けるとともに、ホルダの基端部の一部をかしめて絶縁体を係止した後、ホルダの基端部にケーシングを装着することにより、絶縁体の外面を覆うようにしている。
【０００５】
また、他の従来例として、中実の皿ばねを用いて絶縁体をホルダの基端部に押し付けて固定する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２０７９０７号公報
【特許文献２】特開２００１−３４９８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、ホルダの基端部側に絶縁体を固定するため、ホルダの基端部の一部をかしめて絶縁体を係止させる際に、かしめ荷重により過大な応力が絶縁体に発生し絶縁体が固定不良となるおそれがある。かかる過大な応力の発生を防止するため、ホルダ、絶縁体およびかしめ部を高い寸法精度で形成する場合には、ガスセンサの生産性が劣り歩留まりが低いという問題がある。また、一方、絶縁体での過大な応力の発生を防止するために、かしめ荷重を少なくして絶縁体を固定した場合、ガスセンサに掛る振動により絶縁体の振れが発生し、ガスセンサの耐振性が低下するとともに、絶縁体に内設される端子と検出素子との接触圧が確保できずガスセンサにおける特定ガスの検出精度が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
また、中実の皿ばねを用いて絶縁体をホルダの基端部に押し付けて固定する構造においても、皿ばねに作用する荷重に対する皿ばねの変形量がわずかであるため、各部の寸法ばらつきや片当たりなどによって絶縁体の固定不良が発生するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、端子支持用の絶縁体をホルダに確実に固定できるとともに、絶縁体での過大な応力の発生を防止することができるガスセンサを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のガスセンサは、被測定ガスに含まれる特定ガス成分を検出し検出結果を接点部から電気信号で出力する検出素子と、前記検出素子が挿通されている筒状のホルダと、前記ホルダの一端部側に配置され前記接点部に接続されている端子と、前記ホルダの一端部側に配置され、前記端子を支持している絶縁体と、前記ホルダに固定され、前記絶縁体を覆っているケーシングと、前記ホルダの一端部に設けられた支持部と、前記ケーシングの内面と前記絶縁体の外面との間に圧縮状態で介在し、前記絶縁体を復元力によって前記支持部に押し付けて、前記支持部とによって前記絶縁体を挟持している中空状の弾性部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ケーシングの内面と絶縁体の外面との間に介在している弾性部材が、支持部とによって絶縁体を挟持しているので、ガスセンサの組立て時にホルダの一端部をかしめる必要がなくて済み、かしめ荷重による絶縁体での過大な応力の発生を防止することができるとともに、絶縁体での過大の応力の発生を防止するためにホルダ、および絶縁体などを高い寸法精度で形成する必要もないので、ガスセンサの生産性の向上を図ることができる。また、ガスセンサが外力により振動した場合、弾性部材が弾性変形することで絶縁体の振れが吸収されるので、ガスセンサの耐振性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、内燃機関を搭載した自動車や２輪車等の車両の排気管に装着された空燃比検出用の酸素センサを例示する。
【００１２】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図１ないし図８を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる酸素センサの断面図（軸方向に沿った断面図）、図２は、本実施形態にかかる酸素センサの要部断面図（軸方向に沿った断面図）、図３は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は周方向に垂直な断面図、図４は、本実施形態にかかる開口部が１８０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図、図５は、本実施形態にかかる開口部が１２０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図、図６は、本実施形態にかかる開口部が６０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図、図７は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す分解断面図、図８は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材の変形特性を示す特性図である。なお、以下では、図１の紙面上下方向を酸素センサの上下方向として説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態における酸素センサ１は、外面に段付きの外形略円柱状をなしている。酸素センサ１は、検出素子２と、検出素子２が挿通されている筒状のホルダ４と、このホルダ４と検出素子２との間をシールし、且つ、検出素子２をホルダ４内に位置決めする素子位置決め部５と、検出素子２からの出力を取り出す複数の端子６と、ホルダ４の軸方向の一端部（上端部）側に配置され、端子６を支持している絶縁体である碍子７と、ホルダ４の軸方向の一端部側に配置され、碍子７の外面を覆っているケーシング８と、ホルダ４の他端部（下端部）に固定され、ホルダ４より突出した検出素子２の外面を覆うプロテクタ９と、を備えている。
【００１４】
検出素子２は、円柱棒状に形成され、その軸方向の一端部（上端部）には、接点部２ａを有する接続部２ｃが形成され、その軸方向の他端部（下端部）には酸素測定部２ｂが形成されている。接点部２ａは、検出素子２の外部に対して露出しており、接点部２ａと酸素測定部２ｂとは、相互に電気的に接続されている。検出素子２では、酸素測定部２ｂが被測定ガスである排ガスに含まれる特定ガス成分として酸素を検出し、その検出結果として酸素濃度を接点部２ａから電気信号で出力するようになっている。ここで、酸素測定部２ｂは、基準電極、測定電極、ヒータ（いずれも図示せず）を備えており、ヒータには、一対の電極が設けられている。これにより、接点部２ａ、端子６およびハーネス１７は、それら４つの電極に対応してそれぞれ４個ずつ設けられている。
【００１５】
ホルダ４には、検出素子２が挿入されている素子挿入孔３が形成されている。この素子挿入孔３に挿入された検出素子２の酸素測定部２ｂは、ホルダ４の軸方向の他方側に露出している一方、検出素子２の接続部２ｃはホルダ４の軸方向の一方側に露出している。この接続部２ｃは、碍子７の下端面７ａに対して軸方向に空隙部Ｓ１をあけて挿入されるようになっている。よって、検出素子２と碍子７との組み付け時、または組み付け後に例えば車両の振動等によって検出素子２が移動した場合においても、碍子７の下端面７ａに検出素子２が接触することが防止される。
【００１６】
ホルダ４は、その上部に上方から見て六角形状を有する六角部４ａを有し、この六角部４ａに工具を嵌合してホルダ４に回転トルクを容易に作用させることができるようになっている。ホルダ４の下部の外面には、ネジ部４ｂが形成されている。ホルダ４の六角部４ａとネジ部４ｂとの間には、ガスケット１９が配置されている。ホルダ４の上端には、碍子７の下端面７ａが当接する位置決め面４ｃが設けられており、この位置決め面４ｃが、碍子７におけるホルダ４側の端部（下端部）を支持している支持部となっている。即ち、本実施形態では、支持部（位置決め面４ｃ）がホルダ４に一体成形されている。
【００１７】
素子位置決め部５は、素子挿入孔３の軸方向の一端部に位置する粉充填スペース１０と、この粉充填スペース１０の近傍に設けられたかしめ部１１とを有している。素子位置決め部５は、粉充填スペース１０にセラミック粉１２とこのセラミック粉１２を押圧する押圧部材１３とを収容し、かしめ変形したかしめ部１１によって押圧部材１３を圧縮し、この圧縮力でセラミック粉１２を圧縮状態で充填することによって検出素子２とホルダ４との間をシールし、且つ、検出素子２をホルダ４に位置決めしている。セラミック粉１２としては、例えば未焼結のタルク、ステアタイト等が使用されている。押圧部材１３には、例えば円筒形状のリング部材が使用されている。
【００１８】
そして、粉充填スペース１０の内部に配置された押圧部材１３をかしめ部１１によって検出素子２の径方向であって検出素子２の中心へ向う方向へ全周かしめ等の手段を用いて曲げ加工することで、セラミック粉１２が加圧状態で充填され、検出素子２をホルダ４に位置決めしている。また、素子位置決め部５は、ホルダ４と検出素子２との間の隙間等を塞ぎ、ホルダ４の内部に外部の水分等が浸入するのを遮断するとともに、排気管３０の内部の排気ガス等がケーシング８の内部に浸入するのを遮断する機能を有している。
【００１９】
端子６は、板素材を折り曲げ加工等することにより形成されており、その一端部には、略板状の接触部６ａが形成されている。端子６の他端部は、ばね性を有する形状に形成されている。具体的には、端子６の他端部には、板ばねである鉤状のばね部６ｂが形成されている。このばね部６ｂは、板素材を折返し加工することによって形成される。
【００２０】
端子６は、ホルダ４の一端部側に配置されている。そして、ホルダ４の軸方向の一方にホルダ４から露出した検出素子２の接点部２ａに対して、ばね部６ｂがそのばね性を利用して圧接している。
【００２１】
端子６の一端部は、結合部２１に例えばスポット溶接によって固着され、結合部２１を介してハーネス１７の後述する芯線１７ａに接続されている。ここで、結合部２１は、金属材料などの導電性を有する材料によって形成されている。よって、検出素子２の酸素測定部２ｂは、接点部２ａ、端子６および結合部２１を介して、ハーネス１７の芯線１７ａと電気的に接続されている。
【００２２】
ハーネス１７は、芯線１７ａとこの芯線１７ａを被覆している被覆材１７ｂとから構成されている。芯線１７ａの端部は被覆材１７ｂから露出しており、この芯線１７ａの露出部分が結合部２１に接続されている。
【００２３】
ケーシング８は、碍子７を覆う筒状に形成されている。このケーシング８の上部内側には、シーリングラバー１６が配置され、このシーリングラバー１６を介して複数のハーネス１７がケーシング８の内部から外部に導き出されている。シーリングラバー１６は、ケーシング８のかしめ部８ａによるかしめによって、径方向であってシーリングラバー１６の中心部に向かう方向に縮径された状態でケーシング８に固定されている。このかしめによってシーリングラバー１６とハーネス１７との間、およびシーリングラバー１６とケーシング８との間のシール性（気密性）が確保されている。シーリングラバー１６は、フッ素ゴム等の耐熱性を有する材質から構成されている。
【００２４】
ケーシング８の軸方向の他端部は、ホルダ４に嵌着されるとともに、例えばレーザ溶接等の溶接によってホルダ４に固定されている。この溶接によってケーシング８とホルダ４との間のシール性が確保されている。なお、この溶接部分は、図１中に符号８ｄで示している。ケーシング８は、碍子７の外形よりも十分に大きな外形に形成され、これによってケーシング８と碍子７との間には、空隙部２０が設けられている。
【００２５】
図２に示すように、碍子７は、外形略円柱状に形成されてホルダ４の位置決め面４ｃに起立状態で配置されている。この碍子７は、絶縁材料からなり、その絶縁材料は、例えばセラミックスである。
【００２６】
碍子７の下端面（他端面）７ａには、軸方向一方側に向けて凹む凹部７ｄが形成されている。この凹部７ｄの内周面７ｅに沿って、複数の端子６のばね部６ｂが配置され、これら複数の端子６の間に検出素子２の接続部２ｃが嵌合されるようになっている。すなわち、検出素子２と碍子７とが組み付けられた状態では、端子６のばね部６ｂが、碍子７の凹部７ｄの内周面７ｅと検出素子２の接続部２ｃの外面との間に形成される空間Ｓに配置され、当該凹部７ｄの内周面７ｅと検出素子２の接続部２ｃとに挟持されるようになっている。このように挟持された端子６は、当該挟持によってばね部６ｂに生じる反発力により検出素子２の接点部２ａに圧接し、以て、当該接点部２ａと電気的に接続する。
【００２７】
凹部７ｄの底部７ｆには、端子６の固定部６ｃが挿入される取付孔７ｇが周方向に等間隔をもって複数形成されている。このように複数の端子６を周方向に等配置することで、これら複数の端子６に挟持される検出素子２を凹部７ｄの中心に配置しやすくしている。
【００２８】
ここで、碍子７と検出素子２の接続部２ｃとの間に形成された空間Ｓは、素子位置決め部５、シーリングラバー１６およびケーシング８とホルダ４との溶接部分８ｄによって略気密性が保持されるが、ハーネス１７における芯線１７ａと被覆材１７ｂとの微小な隙間のみを介して外部と連通しており、かかる連通によって、ケーシング８の内部に酸素濃度検出に用いる基準大気が導入されるようになっている。
【００２９】
碍子７におけるホルダ４側とは反対側の端部である上端部７ｈにおいては、その外周面７ｉに、周方向が該碍子７の周方向に沿った円環状の嵌合部７ｂが形成されている。この嵌合部７ｂには、弾性力を有する弾性部材１４が外嵌している。
【００３０】
嵌合部７ｂは、碍子７に形成された第１の大径部７ｊとこの第１の大径部７ｊよりも小径に形成された第１の小径部７ｋとの連設によって形成された段差によって形成されている。第１の小径部７ｋは、第１の大径部７ｊの一端（上端）に連設されている。したがって、碍子７は、嵌合部７ｂにおいて、略円筒状の外周面として第１の小径部７ｋの外周面７ｍと、この外周面７ｍから外方に延出して形成され検出素子２の軸心に対して垂直な平面７ｎと、を有している。
【００３１】
弾性部材１４は、例えばＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレスや耐熱バネ材料などによって構成されており、中でも耐熱バネ材料で構成されることがより好適である。
【００３２】
弾性部材１４は、碍子７に外嵌する形状に形成されている。具体的には、弾性部材１４は、図３の（ａ）に示すように、碍子７の嵌合部７ｂの外面に沿って延びて外形としての軸方向視が略Ｃ字状となっており、該弾性部材１４の両端間には、比較的わずかな寸法の間隙１４ａが設けられている。また、弾性部材１４は、図３の（ｂ）に示すように、周方向に垂直な断面が略Ｃ字状に形成されており、開口部１４ｂを有している。開口部１４ｂは、弾性部材１４の外周部に形成されており、弾性部材１４の軸心１４ｃ側とは反対側の外方に開口している。自由状態での弾性部材１４における開口部１４ｂの開口角度１４ｄは、弾性部材１４の周方向に沿った断面が略Ｃ字状になる角度であれば良く、ここでは、開口角度１４ｄが１８０°、１２０°、６０°の場合を図４〜図６に例示する。
【００３３】
弾性部材１４は、図２に示すように、嵌合部７ｂにおける第１の小径部７ｋに外嵌した状態で、第１の小径部７ｋの外周面７ｍとケーシング８の内周面との間に介在しているとともに、碍子７の平面７ｎとこの平面７ｎに対向するケーシング８の対向面８ｅとの間に介在している。即ち、弾性部材１４は、第１の小径部７ｋの外周面７ｍ、ケーシングの内周面、碍子７の平面７ｎおよびケーシング８の対向面８ｅに当接している。
【００３４】
弾性部材１４の軸心１４ｃと嵌合部７ｂの軸心７ｐとは、ホルダ４の軸心４ｄに沿っており、それら弾性部材１４の軸心１４ｃと嵌合部７ｂの軸心７ｐとホルダ４の軸心４ｄとは、一致している。
【００３５】
また、弾性部材１４は、自由状態での内径１４ｅ（図３）が嵌合部７ｂにおける第１の小径部７ｋの外径７ｑ（図２）と同一となっており、図７に示すように、弾性部材１４を嵌合部７ｂに嵌合した状態であってケーシング８の組み付け前の状態で、弾性部材１４の内周部が嵌合部７ｂにおける第１の小径部７ｋの外周面７ｍに当接し、弾性部材１４の軸心１４ｃと嵌合部７ｂの軸心７ｐとが一致する。
【００３６】
ここで、ケーシング８は、第２の大径部８ｂとこの第２の大径部８ｂに連設され第２の大径部８ｂよりも小径に形成された第２の小径部８ｆとを有しており、第２の大径部８ｂと第２の小径部８ｆとの連設によって形成された段差８ｇが弾性部材１４に当接している。なお、第２の小径部８ｆは、第２の大径部８ｂの上端に連設されており、第２の小径部８ｆの内径８ｈは、碍子７の第１の小径部７ｋの外径以下に形成されている（図７）。
【００３７】
そして、弾性部材１４は、ケーシング８の内面と碍子７の外面との間に圧縮状態で介在し、碍子７を復元力によってホルダ４の位置決め面４ｃに押し付けて、位置決め面４ｃとによって碍子７を挟持している。つまり、弾性部材１４は、嵌合部７ｂに外嵌した状態で嵌合部７ｂを押圧することで碍子７を碍子７の軸方向に沿って押圧し、これにより碍子７をホルダ４の位置決め面４ｃに向けて押圧している。かかる押圧によって、碍子７の下端面７ａがホルダ４の位置決め面４ｃに当接している。ことき、開口部１４ｂの開口量は、自由状態のときと比べて小さくなっているが、開口部１４ｂは閉じておらず開口した状態となっている。
【００３８】
図１に示すように、プロテクタ９は、有底筒状で、且つ、２重構造に形成されている。プロテクタ９とホルダ４との固定は、例えばレーザ溶接等による全周溶接、または部分溶接や全周加締め、部分加締め等によってなされている。図１中には、当該固定が溶接の場合の溶接箇所９ｂが示されている。
【００３９】
プロテクタ９は、内側プロテクタ９ｃおよび外側プロテクタ９ｄを有している。これら内側プロテクタ９ｃおよび外側プロテクタ９ｄは、例えば金属材料、セラミックス材料等によって形成されている。プロテクタ９の内部には、ホルダ４から下方に突出した検出素子２の酸素測定部２ｂが挿入されている。かかる構造のプロテクタ９は、検出素子２の酸素測定部２ｂを覆うことで、酸素測定部２ｂを排気ガス中の異物等から保護する。
【００４０】
プロテクタ９には、ガス流通用の流通孔９ａが形成されており、検出ガスは、流通孔９ａを経由してプロテクタ９の内部に進入して、酸素測定部２ｂに至る。
【００４１】
この酸素センサ１は、ホルダ４のネジ部４ｂを排気管３０のネジ孔３１に螺入することにより排気管３０に固定され、プロテクタ９で覆われた箇所が排気管３０内に突出された状態で配置される。酸素センサ１と排気管３０との間の気密は、ガスケット１９によって保持される。
【００４２】
このような構成において、排気管３０内を流通するガスがプロテクタ９の流通孔９ａより内部に流入すると、そのガス内の酸素が検出素子２の酸素測定部２ｂに入り込む。すると、酸素測定部２ｂがガスの酸素濃度を検出し、この検出した酸素濃度を電気信号に変換する。この電気信号の情報が端子６およびハーネス１７を経て外部に出力される。
【００４３】
以上説明した酸素センサ１では、ケーシング８の内面と碍子７の外面との間に介在した弾性部材１４が、ホルダ４の位置決め面４ｃとによって碍子７を挟持しているので、酸素センサ１の組立て時にホルダ４の一端部をかしめる必要がなくて済み、碍子７での過大な応力の発生を防止することができるとともに、碍子７での過大な応力の発生を防止するためにホルダ４、および碍子７などを高い寸法精度で形成する必要もないので、酸素センサ１の生産性の向上を図ることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、酸素センサ１が外力により振動した場合、弾性部材１４が弾性変形することで碍子７の振れが吸収されるので、酸素センサ１の耐振性を向上させることができる。特に、本実施形態では、弾性部材１４は、周方向に垂直な断面が略Ｃ字状に形成されていることにより、周方向に垂直な断面が環状の場合に比べて、弾性部材１４が容易に変形可能であるので、車両の振動によって弾性部材１４に振動が加わった場合、その振動を弾性部材１４が容易に変形して吸収することができ、酸素センサ１の高い耐振性を確保することができる。
【００４５】
このように、本実施形態では、弾性部材１４によって碍子７が振動することを抑制することができるので、車両振動によって碍子７が共振することを防止することができる。また、碍子７を弾性部材１４によって支持していることにより、碍子７と弾性部材１４との系の共振周波数を碍子７単体の共振周波数よりも高くすることができ、車両振動による碍子７と弾性部材１４との系の共振を防止することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、弾性部材１４が軸方向視で略Ｃ字状に形成されていているので、ケーシング８によって押圧されることにより自由状態に比べて間隙１４ａが小さくなるように弾性部材１４が変形し、弾性部材１４の寸法ばらつきを吸収できるとともに、弾性部材１４が嵌合部７ｂに対して自由状態のときと比べてより巻き付いた状態で固定されるので、嵌合部７ｂに対する弾性部材１４の固定力が向上する。
【００４７】
また、本実施形態では、弾性部材１４は、周方向に垂直な断面が略Ｃ字状に形成されていることにより、周方向に垂直な断面が断面円環状に形成されている場合に比べて、ケーシング８の押圧に対して弾性部材１４が圧縮変形し易く圧縮変形量が大きいので、碍子７などの寸法ばらつきや片当たりを弾性部材１４で容易に吸収できる。したがって、この点でも碍子７での過大の応力の発生を防止することができるとともに、酸素センサ１を効率的に組立てることができる。
【００４８】
また、このように周方向に垂直な断面が略Ｃ字状に形成されていることにより、弾性部材１４が弾性変形し易い、即ち、弾性部材１４の柔軟性が大きいので、弾性部材１４と碍子７との当接において碍子７が抉られることを防止することができる。ここで、弾性部材１４の開口角度１４ｄが大きいほど、弾性部材１４が圧縮変形し易く弾性部材１４がの大きい圧縮変形量を得ることができるので、弾性部材１４と碍子７との当接において碍子７が抉られることの防止効果が高くなる。一方、弾性部材１４の開口角度１４ｄが小さいほど、弾性部材１４の剛性が高くなるため、ケーシング８による荷重のばらつきを弾性部材１４が吸収して弾性部材１４が全体的により均一に変形するので、碍子７をより確実に固定することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、支持部（位置決め面４ｃ）が、ホルダ４に一体成形されているので、例えば支持部をホルダ４とが別部品で設ける場合に比べ、酸素センサ１を簡素な構成とすることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、ケーシング８の第２の小径部８ｆの内径が、碍子７の第１の小径部７ｋの外径以下に形成されていることにより、第２の小径部８ｆの内径が碍子７の第１の小径部７ｋの外径より大きい場合に比べて、ケーシング８の小型化を図ることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、弾性部材１４は、自由状態での内径１４ｅ（図３）が嵌合部７ｂにおける第１の小径部７ｋの外径７ｑ（図２）と同一となっており、弾性部材１４を嵌合部７ｂに嵌合して状態であってケーシング８の組み付け前の状態で、弾性部材１４の内周部が嵌合部７ｂにおける第１の小径部７ｋの外周面７ｍに当接し、弾性部材１４の軸心１４ｃと嵌合部７ｂの軸心７ｐとが一致するので、弾性部材１４の位置決めを確実に行なうことができ、ケーシング８を組み付けた状態での弾性部材１４と嵌合部７ｂとの片当たりを防止することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、碍子７は、ホルダ４側とは反対側の端部である上端部７ｈに略円筒状の外周面７ｍを有し、ケーシング８は、碍子７を覆う筒状に形成されており、弾性部材１４は、碍子７の外周面７ｍとケーシング８の内周面との間に介在していることにより、弾性部材１４による碍子７に対する径方向の押圧力によって碍子７を強固に固定することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、検出素子２は、棒状に形成され、碍子７は、ホルダ４側とは反対側の端部である上端部７ｈに検出素子２の軸心に対して垂直な平面７ｎを有し、ケーシング８は、平面７ｎに対向する対向面８ｅを有し、弾性部材１４は、平面７ｎと対向面８ｅとの間に介在していることにより、弾性部材１４による碍子７に対する軸方向の押圧力によって碍子７を強固に固定することができる。
【００５４】
ここで、ホルダ４に対するケーシング８の組み付け時には、弾性部材１４は、図８の線Ｌ１（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ）に示すように、荷重に応じて圧縮変形する。ここで、図８中には、弾性部材１４の開口部１４ｂの開口角度が１８０°、１２０°、６０°の場合の弾性部材１４の変形特性が、それぞれ線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃによって示されている。弾性部材１４は、ホルダ４に対するケーシング８の挿入のストロークが第１範囲（ストローク０〜ａ）にあっては弾性変形し、そのストロークが第２範囲（ストロークａ〜ｂ）に至ると弾塑性変形する。本実施形態では、この第２範囲のストロークでホルダ４がケーシング８に固定される。ホルダ４に対するケーシング８の挿入のストロークが第２範囲を超えて第３範囲（ストロークｂ以上）に到達すると、弾性部材１４は、完全に塑性変形して碍子破壊領域に到達し、碍子７が破壊される。これに対して、例えば、図８の直線Ｌ２で示すように、中実の皿ばねを用いて碍子を固定する従来例では荷重に対する皿ばねの変形量が少なく、わずかのストロークで荷重が碍子破壊領域に到達してしまう。これに対して、本実施形態では、荷重に対する変形量が多い領域（弾性変形域）と、ストロークに対する荷重の増加感度の低い領域（弾塑性変形域）を得ることができる。これにより、上述したように、碍子７などの寸法ばらつきや片当たりを容易に吸収し、碍子７での過大な応力の発生を防止することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、組立完了状態で、弾性部材１４が第１の小径部７ｋの外周面７ｍに当接している例を説明したが、これに限るものでは無く、組立完了状態で、弾性部材１４が第１の小径部７ｋの外周面７ｍに対して間隙をもって配置されるように構成しても良い。この場合、弾性部材１４が径方向に容易に変形可能であるので、車両の振動によって弾性部材１４に振動が加わった場合、その振動を弾性部材１４が径方向に容易に変形して吸収することができ、酸素センサ１のより高い耐振性を確保することができる。
【００５６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について図９を参照して説明する。図９は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ａは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００５７】
本実施形態の酸素センサ１Ａは、弾性部材１４Ａが第１の実施形態に対して異なる。本実施形態の弾性部材１４Ａは、開口部１４ｂが、弾性部材１４の内周部に形成されており、開口部１４ｂは、弾性部材１４Ａの軸心１４ｃ側（内方）に開口している。
【００５８】
この弾性部材１４Ａは、ケーシング８と碍子７とに挟まれて押圧されることにより、自由状態よりも扁平になって外径が拡大し、外方に向けた付勢力が発生する。これにより、弾性部材１４Ａは、開口部１４ｂが形成されていない外周部でケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧する。なお、その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００５９】
以上説明した本実施形態の酸素センサ１Ａでは、開口部１４ｂが形成されていない外周部で弾性部材１４Ａがケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧することにより、ケーシング８の第２の大径部８ｂの外周面に掛かる外力に対し、ケーシング８に加えて弾性部材１４Ａもその押圧力によって対抗するので、弾性部材１４Ａがケーシング８を補強する補強部材として機能する。換言すると、ケーシング８と弾性部材１４Ａとによる２重構造によって外力に対抗可能となっている。よって、弾性部材１４Ａによってケーシング８の耐久性の向上を図ることができる。
【００６０】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲要部断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｂは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００６１】
本実施形態の酸素センサ１Ｂは、弾性部材１４Ｂが第１の実施形態に対して異なる。本実施形態の弾性部材１４Ｂは、開口部１４ｂが、弾性部材１４の上部に形成されて、ケーシング８の対向面８ｅに向けて開口している。
【００６２】
この弾性部材１４Ｂは、ケーシング８と碍子７とに挟まれて押圧されることにより、自由状態よりも扁平になって外径が拡大し、外方に向けた付勢力が発生する。これにより、弾性部材１４Ｂは、開口部１４ｂが形成されていない外周部でケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧するとともに、開口部１４ｂが形成されていない内周部で碍子７の第１の小径部７ｋの外周面７ｍを押圧する。なお、その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００６３】
以上説明した酸素センサ１Ｂでは、開口部１４ｂが形成されていない外周部で弾性部材１４Ｂがケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧することにより、ケーシング８の第２の大径部８ｂの外周面に掛かる外力に対し、ケーシング８に加えて弾性部材１４Ｂもその押圧力によって対抗するので、弾性部材１４Ｂがケーシング８を補強する補強部材として機能する。換言すると、ケーシング８と弾性部材１４Ｂとによる２重構造によって外力に対抗可能となっている。よって、弾性部材１４Ｂによってケーシング８の耐久性の向上を図ることができる。
【００６４】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｃは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００６５】
本実施形態の酸素センサ１Ｃは、弾性部材１４Ｃが第１の実施形態に対して異なる。本実施形態の弾性部材１４Ｃは、開口部１４ｂが、弾性部材１４の下部に形成されて、碍子７の平面７ｎに向けて開口している。
【００６６】
この弾性部材１４Ｃは、ケーシング８と碍子７とに挟まれて押圧されることにより、自由状態よりも扁平になって外径が拡大し、外方に向けた付勢力が発生する。これにより、弾性部材１４Ｃは、開口部１４ｂが形成されていない外周部でケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧するとともに、開口部１４ｂが形成されていない内周部で碍子７の第１の小径部７ｋの外周面７ｍを押圧。なお、その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００６７】
以上説明した酸素センサ１Ｃでは、弾性部材１４Ｃが、開口部１４ｂが形成されていない外周部でケーシング８の第２の大径部８ｂの内周面を押圧することにより、ケーシング８の第２の大径部８ｂの外周面に掛かる外力に対し、ケーシング８に加えて弾性部材１４もその押圧力によって対抗するので、弾性部材１４Ｃがケーシング８を補強する補強部材として機能する。換言すると、ケーシング８と弾性部材１４Ｃとによる２重構造によって外力に対抗可能となっている。よって、弾性部材１４Ｃによってケーシング８の耐久性の向上を図ることができる。
【００６８】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とホルダとを示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）、図１３は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とホルダとを示す分解平面図である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｄは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００６９】
本実施形態は、酸素センサ１Ｄの弾性部材１４Ｄにおいて、自由状態での内径１４ｅが碍子７の嵌合部７ｂを構成する第１の小径部７ｋの外径７ｑよりも小さい点が第１の実施形態と異なる。なお、その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００７０】
即ち、本実施形態の酸素センサ１Ｄにおいては、碍子７は、第１の大径部７ｊとこの第１の大径部７ｊに連設され第１の大径部７ｊよりも小径に形成された第１の小径部７ｋとを有し、嵌合部７ｂは、第１の大径部７ｊと第１の小径部７ｋとの連設によって形成された段差によって形成され、弾性部材１４Ｄは、嵌合部７ｂを構成する第１の小径部７ｋに外嵌しており、当該弾性部材１４Ｄは、自由状態での内径１４ｅが第１の小径部７ｋの外径よりも小さい。なお、図１３では、碍子７の取付孔７ｇは図示省略されている。
【００７１】
したがって、本実施形態の酸素センサ１Ｄによれば、弾性部材１４Ｄが嵌合部７ｂに固定状態で配置されるため、各部の組み付け時に弾性部材１４Ｄが位置ずれすることを防止でき、酸素センサ１Ｄの組立容易性の向上を図ることができる。
【００７２】
［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態について図１４を参照して説明する。図１４は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とその周囲を示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｅは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００７３】
本実施形態は、酸素センサ１Ｅの碍子７にける第１の小径部７ｋが、ケーシング８の第２の小径部８ｆに間隙ｃをもって挿入可能に形成されている点が第１の実施形態と異なる。詳しくは、碍子７の第１の小径部７ｋの外径７ｑが、ケーシング８の第２の小径部８ｆの内径よりも小さく形成されている。なお、その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００７４】
即ち、本実施形態の酸素センサ１Ｅでは、碍子７は、第１の大径部７ｊとこの第１の大径部７ｊに連設され第１の大径部７ｊよりも小径に形成された第１の小径部７ｋとを有し、嵌合部７ｂは、第１の大径部７ｊと第１の小径部７ｋとの連設によって形成された段差によって形成されており、ケーシング８は、筒状に形成されるとともに、第２の大径部８ｂとこの第２の大径部８ｂに連設され第２の大径部８ｂよりも小径に形成された第２の小径部８ｆとを有し、第２の大径部８ｂと第２の小径部８ｆとの連設によって形成された段差８ｇが弾性部材１４に当接しており、第１の小径部７ｋは、第２の小径部８ｆに間隙ｃをもって挿入可能に形成されている。
【００７５】
したがって、本実施形態の酸素センサ１Ｅによれば、ケーシング８の組み付け時に、ケーシング８の第２の小径部８ｆと碍子７の第１の小径部７ｋとの接触を間隙ｃによって防止することができる。よって、ケーシング８と碍子７とが片当たりしてケーシング８による弾性部材１４に対する押圧が不良となることを防止することができる。
【００７６】
［第７の実施形態］
次に、本発明の第７の実施形態について図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とその周囲を示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｆは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００７７】
本実施形態は、酸素センサ１Ｆにおいて、弾性部材１４Ｆの外径１４ｆが弾性部材１４Ｆの自由状態においてケーシング８の第２の大径部８ｂの内径８ｉよりも大きく設定されており、弾性部材１４Ｆがケーシング８の第２の大径部８ｂに圧入されている点が第１の実施形態と異なる。この圧入は、弾性部材１４Ｆが碍子７の嵌合部７ｂに組み付けられる前に行われる。なお、図１５では、ケーシング８に圧入された状態の弾性部材１４Ｆを示してある。その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００７８】
以上説明した本実施形態の酸素センサ１Ｆによれば、弾性部材１４Ｆがケーシング８の第２の大径部８ｂに圧入された状態で碍子７の嵌合部７ｂに取り付けられるので、碍子７の嵌合部７ｂへの弾性部材１４Ｆの取り付けにおいて、弾性部材１４Ｆの取り付け位置がずれることを防止することができるので、弾性部材１４Ｆを碍子７の嵌合部７ｂに容易に嵌合させることができる。
【００７９】
なお、弾性部材は、碍子７の嵌合部７ｂへの組み付け前に、ケーシング８に溶接や接着などによって固定してもよい。この場合には、弾性部材の外径の大きさにかかわらず、弾性部材を碍子７の嵌合部７ｂに容易に嵌合させることができ、弾性部材の取り付け位置のずれを防止することができる。また、このように、弾性部材を、碍子７の嵌合部７ｂへの組み付け前に、ケーシング８に溶接や接着などによって固定する構成にあっては、碍子７における弾性部材の取り付け部は、嵌合部７ｂでなく、単なる平面等であっても良い。
【００８０】
［第８の実施形態］
次に、本発明の第８の実施形態について図１６ないし図１８を参照して説明する。図１６は、本実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）、図１７は、本実施形態にかかる酸素センサの別例を示す断面図（軸方向に沿った断面図）、図１８は、本実施形態にかかる酸素センサの別例を示す断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｇは、第２の実施形態にかかる酸素センサ１Ａと同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００８１】
本実施形態は、酸素センサ１Ｇが弾性部材１４Ａの下方に受動部材４１を備える点が第２の実施形態に対して異なる。その他の部分は、第２の実施形態と同じである。
【００８２】
受動部材４１は、円環状の板部材であり、碍子７の嵌合部７ｂに外嵌している。この受動部材４１は、弾性部材１４Ａと碍子７とに当接した状態で弾性部材１４Ａと碍子７との間に介在し、弾性部材１４Ａと碍子７との間の荷重伝達をする。受動部材４１は、弾性部材１４Ａとの当接面積よりも碍子７との当接面積の方が広くなっている。受動部材４１は、例えば金属製であり、金属としては、例えばステンレスが好適である。
【００８３】
以上説明した酸素センサ１Ｇでは、その組立において、弾性部材１４Ａが嵌合部７ｂに嵌合した状態で、ケーシング８を碍子７に外挿してホルダ４（図１参照）に組み付ける時に、ケーシング８の押圧よって弾性部材１４Ａにかかる荷重が受動部材４１を介して碍子７に伝達される。このとき、受動部材４１においては弾性部材１４Ａとの当接面積よりも受動部材４１との当接面積の方が広くなっているので、弾性部材１４Ａから碍子７に伝達される荷重は、受動部材４１が設けられていない場合に比べてより広い範囲に分散されて碍子７に伝達される。よって、より均一に碍子７に軸方向に沿った荷重を加えることができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、受動部材４１を第２の実施形態で説明した酸素センサ１Ａへ適用した例を示したが、これに限ることなく、受動部材４１を、第１の実施形態で説明した酸素センサ１や、第３〜第７の実施形態で説明した酸素センサ１Ｂ〜１Ｆに適用して良い。ここで、図１８に、受動部材４１を第３の実施形態で説明した酸素センサ１Ｂに適用した場合の酸素センサ１Ｈを示し、図１９に、受動部材４１を第４の実施形態で説明した酸素センサ１Ｃに適用した場合の酸素センサ１Ｊを示す。図１８に示す酸素センサ１Ｈにあっては、開口部１４ｂが受動部材４１を介して碍子の平面７ｎに対向した状態となるので、ケーシング８に押圧された弾性部材１４Ｃにおける開口部１４ｂの縁が碍子７の平面７ｎに当接することが受動部材４１によって防止され、開口部１４ｂの縁によって碍子７の平面７ｎが抉られることを防止することができる。
【００８５】
［第９の実施形態］
次に、本発明の第９の実施形態について図１９を参照して説明する。図１９は、本実施形態にかかる酸素センサの要部断面図（軸方向に沿った断面図）である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｋは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００８６】
本実施形態は、酸素センサ１Ｋにおいて碍子７の下方に受動部材５１が設けられている点が第１の実施形態に対して異なる。その他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００８７】
受動部材５１は、円環状の板部材であり、検出素子２に外挿されている。この受動部材５１は、碍子７（詳しくは下端面７ａ）とホルダ４の位置決め面４ｃとに当接した状態で碍子７と位置決め面４ｃとの間に介在し、碍子７と位置決め面４ｃとの間の荷重伝達をする。受動部材５１は、碍子７との当接面積よりも位置決め面４ｃとの当接面積の方が広くなっている。受動部材５１は、例えば金属製であり、金属としては、例えばステンレスが好適である。
【００８８】
以上説明した酸素センサ１Ｋでは、ケーシング８による押圧よって弾性部材１４を介して碍子７にかかる荷重が、碍子７から受動部材５１を介してホルダ４の位置決め面４ｃに伝達される。このとき、受動部材５１では、碍子７との当接面積よりも位置決め面４ｃとの当接面積の方が広くなっているので、碍子７から位置決め面４ｃに伝達される荷重は、受動部材５１が設けられていない場合に比べて、より広い範囲に分散されて位置決め面４ｃに伝達される。よって、より均一に位置決め面４ｃに軸方向に沿った荷重を加えることができる。
【００８９】
また、碍子７と位置決め面４ｃとの間に受動部材５１が介在しているので、セラミックス製の碍子７の下端面７ａの平坦度が低い場合であっても、碍子７が位置決め面４ｃに片当たりすることを受動部材５１によって防止することができる。
【００９０】
なお、本実施形態では、受動部材５１を第１の実施形態の酸素センサ１へ適用した例を示したが、これに限ること無く、受動部材５１を、第２ないし第８のいずれの酸素センサ１Ａ〜１Ｊに適用して良い。
【００９１】
［第１０の実施形態］
次に、本発明の第１０の実施形態について図２０を参照して説明する。図２０は、本実施形態にかかる酸素センサの要部断面図である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｌは、第１の実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素には共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００９２】
本実施形態の酸素センサ１Ｌでは、碍子７の軸方向の途中部位に、弾性部材１４が嵌合した円錐形状の嵌合部７ｃが形成されている。即ち、嵌合部７ｃは、第１の実施形態の嵌合部７ｃよりも、碍子７の軸方向でホルダ４により近い位置に形成されるとともに、車両の排気管３０により近い位置に形成されている。そして、ケーシング８の第２の大径部８ｂと第２の小径部８ｆとの連設部に、嵌合部７ｃから所定間隔をおいて離間する円錐部８ｃが形成されている。これら嵌合部７ｃおよび円錐部８ｃは、共にホルダ４側（軸方向の一方側）へ向うにつれて拡径している。
【００９３】
そして、これらの嵌合部７ｃの外面と、円錐部８ｃの内面との間に弾性部材１４が圧縮状態で介在しており、弾性部材１４が、碍子７を復元力によってホルダ４の位置決め面４ｃに押し付けて、位置決め面４ｃとによって碍子７を挟持している。詳しくは、ケーシング８に押圧された弾性部材１４は、碍子７に対して軸方向および径方向に押圧力（反発力）を作用させている。なお、他の部分は、第１の実施形態と同様である。
【００９４】
このような構成の酸素センサ１Ｌでも、第１の実施形態の酸素センサ１と同様の効果が得られる。
【００９５】
なお、本実施形態では、上記構成（嵌合部７ｃ、円錐部８ｃ）を第１の実施形態の酸素センサ１に適用した例を説明したが、これに限ること無く、上記構成を第２ないし第９の実施形態のいずれの酸素センサ１Ａ〜１Ｋに適用しても良い。
【００９６】
なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。
【００９７】
（１）上記各実施形態において、弾性部材として、軸方向視が略Ｃ字状のものを例に説明したが、弾性部材としては、図２１に示すように、軸方向視が円環状の弾性部材１４Ｍであっても良い。この場合には、碍子７に対してその周方向にほぼ均等に軸方向の荷重を加えられるので、碍子７を確実に支持することができる。
【００９８】
（２）上記各実施形態において、弾性部材として、周方向に沿った断面が略Ｃ字状のものを例に説明したが、これに限るものでは無い。弾性部材としては、中空状で少なくとも軸方向に変形可能な形状であれば良く、例えば、図２２に示すように、周方向に沿った断面が円環状の弾性部材１４Ｎや、図２３に示すように、周方向に沿った断面が略菱形に形成されるとともに開口部１４ｂを有する弾性部材１４Ｎであって良い。更には、弾性部材としては、図２４に示すように、周方向に沿った断面が平坦部１４ｇを有する三角形状の弾性部材１４Ｑ、図２５に示すように、周方向に沿った断面が平坦部１４ｇと円弧部１４ｈと開口部１４ｂとからなる形状の弾性部材１４Ｒであって良い。これら弾性部材１４Ｑ，１４Ｒでは、円弧部１４ｇを碍子７の平面７ｎに当接させることにより、碍子７に対してその軸方向に弾性部材１４Ｑ，１４Ｒの押圧力をより均一に伝達することができる。
【００９９】
（３）上記実施形態において、碍子７におけるホルダ４側の端部を支持している支持部として、ホルダ４に形成された位置決め面４ｃを例に説明したが、支持部としては、前記ホルダの一端部にホルダと別部品として設けられるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる酸素センサの断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる酸素センサの要部断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は周方向に垂直な断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる開口部が１８０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる開口部が１２０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる開口部が６０度開口した弾性部材の周方向に垂直な断面図。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す分解断面図。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材の変形特性を示す特性図。
【図９】本発明の第２の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１０】本発明の第３の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲要部断面図（軸方向に沿った断面図）
【図１１】本発明の第４の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１２】本発明の第５の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とホルダとを示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１３】本発明の第５の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とホルダとを示す分解平面図。
【図１４】本発明の第６の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とその周囲を示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１５】本発明の第７の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材とその周囲を示す分解断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１６】本発明の第８の実施形態にかかる酸素センサの弾性部材およびその周囲を示す断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１７】本発明の第８の実施形態にかかる酸素センサの別例を示す断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１８】本発明の第８の実施形態にかかる酸素センサの別例を示す断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図１９】本発明の第９の実施形態にかかる酸素センサの要部断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図２０】本発明の第１０の実施形態にかかる酸素センサの要部断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図２１】本発明の別の実施形態にかかる弾性部材の平面図。
【図２２】本発明の別の実施形態にかかる弾性部材の軸方向に沿った断面図。
【図２３】本発明の別の実施形態にかかる弾性部材の軸方向に沿った断面図。
【図２４】本発明の別の実施形態にかかる弾性部材の軸方向に沿った断面図。
【図２５】本発明の別の実施形態にかかる弾性部材の軸方向に沿った断面図。
【符号の説明】
【０１０１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ…酸素センサ（ガスセンサ）
２…検出素子
４…ホルダ
４ｃ…位置決め面（支持部）
６…端子
７…碍子（絶縁体）
７ｂ，７ｃ…嵌合部
７ｈ…上端部（端部）
７ｊ…第１の大径部
７ｋ…第１の小径部
７ｍ…外周面
７ｎ…平面
７ｐ…嵌合部の軸心
７ｑ…第１の小径部の外径
８…ケーシング
８ｂ…第２の大径部
８ｅ…対向面
８ｆ…第２の小径部
８ｇ…段差
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｆ，１４Ｍ，１４Ｎ，１４Ｑ，１４Ｒ…弾性部材
１４ｃ…弾性部材の軸心
１４ｅ…弾性部材の内径
４１…受動部材
５１…受動部材
ｃ…間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガスに含まれる特定ガス成分を検出し検出結果を接点部から電気信号で出力する検出素子と、
前記検出素子が挿通されている筒状のホルダと、
前記ホルダの一端部側に配置され前記接点部に接続されている端子と、
前記ホルダの一端部側に配置され、前記端子を支持している絶縁体と、
前記ホルダに固定され、前記絶縁体を覆っているケーシングと、
前記ホルダの一端部に設けられた支持部と、
前記ケーシングの内面と前記絶縁体の外面との間に圧縮状態で介在し、前記絶縁体を復元力によって前記支持部に押し付けて、前記支持部とによって前記絶縁体を挟持している中空状の弾性部材と、
を備えることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記絶縁体は、前記ホルダ側とは反対側の端部に略円筒状の外周面を有し、
前記ケーシングは、前記絶縁体を覆う筒状に形成されており、
前記弾性部材は、前記絶縁体の前記外周面と前記ケーシングの内周面との間の介在し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】
前記検出素子は、棒状に形成され、
前記絶縁体は、前記ホルダ側とは反対側の端部に前記検出素子の軸心に対して垂直な平面を有し、
前記ケーシングは、前記平面に対向する対向面を有し、
前記弾性部材は、前記平面と前記対向面との間に介在し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４】
前記絶縁体は、前記ホルダ側とは反対側の端部に、環状の嵌合部を有しており、
前記弾性部材は、前記嵌合部に外嵌する形状に形成されて、前記嵌合部に外嵌した状態で前記嵌合部を押圧することで前記絶縁体を前記支持部に向けて押圧し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５】
前記嵌合部の軸心と前記弾性部材の軸心とが一致してい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】
前記絶縁体は、第１の大径部とこの第１の大径部に連設され前記第１の大径部よりも小径に形成された第１の小径部とを有し、
前記嵌合部は、前記第１の大径部と前記第１の小径部との連設によって形成された段差によって形成され、
前記弾性部材は、前記嵌合部を構成する前記第１の小径部に外嵌しており、当該弾性部材は、自由状態での内径が前記第１の小径部の外径よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記絶縁体は、第１の大径部とこの第１の大径部に連設され前記第１の大径部よりも小径に形成された第１の小径部とを有し、
前記嵌合部は、前記第１の大径部と前記第１の小径部との連設によって形成された段差によって形成されており、
前記ケーシングは、筒状に形成されるとともに、第２の大径部とこの第２の大径部に連設され前記第２の大径部よりも小径に形成された第２の小径部とを有し、前記第２の大径部と第２の小径部との連設によって形成された段差が前記弾性部材に当接しており、
前記第１の小径部は、前記第２の小径部に間隙をもって挿入可能に形成されてい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８】
前記弾性部材と前記絶縁体とに当接した状態で前記弾性部材と前記絶縁体との間に介在し、前記弾性部材と前記絶縁体との間の荷重伝達をする受動部材を備え、この受動部材は、前記弾性部材との当接面積よりも前記絶縁体との当接面積の方が広いことを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項９】
前記絶縁体と前記支持部とに当接した状態で前記絶縁体と前記支持部との間に介在し、前記絶縁体と前記支持部との間の荷重伝達をする受動部材を備え、この受動部材は、前記絶縁体との当接面積よりも前記支持部との当接面積の方が広いことを特徴とする請求項４又は８に記載のガスセンサ。
【請求項１０】
前記弾性部材は、軸方向視で略Ｃ字状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１１】
前記弾性部材は、軸方向視で円環状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１２】
前記弾性部材は、周方向に垂直な断面が略Ｃ字状に形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のガスセンサ。
【請求項１３】
前記弾性部材は、周方向に垂直な断面が環状に形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のガスセンサ。
【請求項１】
被測定ガスに含まれる特定ガス成分を検出し検出結果を接点部から電気信号で出力する検出素子と、
前記検出素子が挿通されている筒状のホルダと、
前記ホルダの一端部側に配置され前記接点部に接続されている端子と、
前記ホルダの一端部側に配置され、前記端子を支持している絶縁体と、
前記ホルダに固定され、前記絶縁体を覆っているケーシングと、
前記ホルダの一端部に設けられた支持部と、
前記ケーシングの内面と前記絶縁体の外面との間に圧縮状態で介在し、前記絶縁体を復元力によって前記支持部に押し付けて、前記支持部とによって前記絶縁体を挟持している中空状の弾性部材と、
を備えることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記絶縁体は、前記ホルダ側とは反対側の端部に略円筒状の外周面を有し、
前記ケーシングは、前記絶縁体を覆う筒状に形成されており、
前記弾性部材は、前記絶縁体の前記外周面と前記ケーシングの内周面との間の介在し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】
前記検出素子は、棒状に形成され、
前記絶縁体は、前記ホルダ側とは反対側の端部に前記検出素子の軸心に対して垂直な平面を有し、
前記ケーシングは、前記平面に対向する対向面を有し、
前記弾性部材は、前記平面と前記対向面との間に介在し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４】
前記絶縁体は、前記ホルダ側とは反対側の端部に、環状の嵌合部を有しており、
前記弾性部材は、前記嵌合部に外嵌する形状に形成されて、前記嵌合部に外嵌した状態で前記嵌合部を押圧することで前記絶縁体を前記支持部に向けて押圧し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５】
前記嵌合部の軸心と前記弾性部材の軸心とが一致してい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】
前記絶縁体は、第１の大径部とこの第１の大径部に連設され前記第１の大径部よりも小径に形成された第１の小径部とを有し、
前記嵌合部は、前記第１の大径部と前記第１の小径部との連設によって形成された段差によって形成され、
前記弾性部材は、前記嵌合部を構成する前記第１の小径部に外嵌しており、当該弾性部材は、自由状態での内径が前記第１の小径部の外径よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記絶縁体は、第１の大径部とこの第１の大径部に連設され前記第１の大径部よりも小径に形成された第１の小径部とを有し、
前記嵌合部は、前記第１の大径部と前記第１の小径部との連設によって形成された段差によって形成されており、
前記ケーシングは、筒状に形成されるとともに、第２の大径部とこの第２の大径部に連設され前記第２の大径部よりも小径に形成された第２の小径部とを有し、前記第２の大径部と第２の小径部との連設によって形成された段差が前記弾性部材に当接しており、
前記第１の小径部は、前記第２の小径部に間隙をもって挿入可能に形成されてい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８】
前記弾性部材と前記絶縁体とに当接した状態で前記弾性部材と前記絶縁体との間に介在し、前記弾性部材と前記絶縁体との間の荷重伝達をする受動部材を備え、この受動部材は、前記弾性部材との当接面積よりも前記絶縁体との当接面積の方が広いことを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項９】
前記絶縁体と前記支持部とに当接した状態で前記絶縁体と前記支持部との間に介在し、前記絶縁体と前記支持部との間の荷重伝達をする受動部材を備え、この受動部材は、前記絶縁体との当接面積よりも前記支持部との当接面積の方が広いことを特徴とする請求項４又は８に記載のガスセンサ。
【請求項１０】
前記弾性部材は、軸方向視で略Ｃ字状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１１】
前記弾性部材は、軸方向視で円環状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１２】
前記弾性部材は、周方向に垂直な断面が略Ｃ字状に形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のガスセンサ。
【請求項１３】
前記弾性部材は、周方向に垂直な断面が環状に形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のガスセンサ。
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００８−２４９６９８（Ｐ２００８−２４９６９８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４８６２４（Ｐ２００８−４８６２４）
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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