ガスセンサ
【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ガスセンサを提供する。
【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メッシュ部材１０５が接合されており、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１２０，１２５は、グロメット９の天面９９側に設けられた溝部９３，９５内に配置される。溝部の内壁によって腕部１２０，１２５の移動が制止され、保護部材１００の軸方向と直交する周方向への回転が規制される。
【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メッシュ部材１０５が接合されており、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１２０，１２５は、グロメット９の天面９９側に設けられた溝部９３，９５内に配置される。溝部の内壁によって腕部１２０，１２５の移動が制止され、保護部材１００の軸方向と直交する周方向への回転が規制される。
【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ガスセンサ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と共に、前記外筒に機械接合された第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と、前記通気部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部に一対一に対応して接続し、前記外筒に機械接合するための複数の掛留部と、が形成された第１保護部材を有し、前記栓部材は、自身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を有し、その溝部内に、少なくとも１つの前記腕部を配置す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、前記加締部に外嵌めにて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。
【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、前記第１保護部材は、前記通気部から径方向外側に向かって延びる突出部を有し、当該突出部は、前記連結溝部以外の前記溝部内に配置されてい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１乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第１保護部材の前記掛留部は、前記腕部の延設方向における自身の先端側の部位を、径方向内側へ向けて折り返した形態となって前記加締部に機械接合され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、それぞれ軸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、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保護部材であって、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と、前記被覆部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部に一対一に対応して接続し、前記外筒に機械接合するための複数の掛留部と、が形成された第２保護部材を備え、前記栓部材は、自身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を有し、その溝部内に、少なくとも１つの前記腕部を配置す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、前記加締部に外嵌めにて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。
【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、前記第２保護部材は、前記被覆部から径方向外側に向かって延びる突出部を有し、当該突出部は、前記連結溝部以外の前記溝部内に配置されてい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９乃至１３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第２保護部材の前記掛留部は、前記腕部の延設方向における自身の先端側の部位を、径方向内側へ向けて折り返した形態となって前記加締部に機械接合され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。
【発明の効果】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、接合後にセンサの周方向に回転してしまい、リード線を折損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、栓部材に設けられた溝部を利用し、その溝部内に、通気部から径方向外側に延びる腕部を配置させることで、溝部の内側により腕部、ひいては第１保護部材自身の周方向への回転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、リード線の折損等の虞を低減することができる。このような溝部としては、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、水捌けを補助するため設けられる溝部を利用すればよい。
【００２５】
もっとも、第１保護部材の腕部が溝部内に配置されることにより第１保護部材が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、第１保護部材とリード線とは１ｍｍ以上離間させることが好ましい。
【００２６】
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。
【００２７】
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４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。
【００２８】
また、第１保護部材を外筒に組み付けた際に、通気部は、連結溝部内に配置される腕部によって支えられる形態となるため、外力を受けるとこの腕部を軸に回転方向に傾く場合がある。そこで請求項５に係る発明のように、通気部に設けた突出部を連結溝部以外の溝部（つまり腕部の配置されていない溝部）内に配置させれば、通気部が傾いてしまうことを突出部によって抑制することができる。
【００２９】
また、請求項６に係る発明のように、第１保護部材の掛留部の構造を、腕部の延設方向における自身の先端側の部位を径方向内側へ折り返した形態とすれば、掛留部の先端側の縁部分（エッジ）が第１保護部材の外側へ向けて剥き出しとならず、ガスセンサの組み立ての際に第１保護部材の取り扱いを容易とすることができる。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、接合後にセンサの周方向に回転してしまい、リード線を折損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、栓部材に設けられた溝部を利用し、その溝部内に通気部から径方向外側に延びる腕部を配置させることで、溝部の内壁より腕部、ひいては第２保護部材自身の周方向に回転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、リード線の折損等の虞を低減することができる。このような溝部としては、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、水捌けを補助するために設けられる溝部を利用すればよい。
【００３５】
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、第２保護部材が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、第２保護部材とリード線とは１ｍｍ以上離間させることが好ましい。
【００３６】
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。
【００３７】
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１２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。
【００３８】
また、第２保護部材を外筒に組み付けた際に、被覆部は、連結溝部内に配置される腕部によって支えられる形態となるため、外力を受けるとこの腕部を軸に回転方向に傾く場合がある。そこで請求項１３に係る発明のように、被覆部に設けた突出部を連結溝部以外の溝部（つまり腕部の配置されていない溝部）内に配置させれば、被覆部が傾いてしまうことを突出部によって抑制することができる。
【００３９】
また、請求項１４に係る発明のように、第２保護部材の掛留部の構造を、腕部の延設方向における自身の先端側の部位を径方向内側へ折り返した形態とすれば、掛留部の先端側の縁部分（エッジ）が第２保護部材の外側へ向けて剥き出しとならず、ガスセンサの組み立ての際に第２保護部材の取り扱いを容易とすることができる。
【００４０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
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、一例としてのガスセンサ１の構造について図１〜図８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、正面、平面および左側面から見た第１の実施の形態の保護部材１００の斜視図である。図４は、保護部材１００の平面図である。図５は、保護部材１００の正面図である。図６は、保護部材１００の右側面図である。図７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８は、図７の１点鎖線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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。）。
【００５４】
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の形成位置にて十字状に直交して交差する配置となっている。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
次に、グロメット９の大気連通孔９１に固定されたフィルタ部材８７よりも軸線Ｏ方向の後端側には、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を折り曲げ加工したものに、金網状のメッシュ部材１０５（図３参照）を設けたものである。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。
【００５８】
図３〜図６に示すように、保護部材１００は、円形板状に加工され、内側に円形の開口部１１５が形成された通気部１１０を有する。この開口部１１５には底面側（ガスセンサ１に組み付けた際の先端側にあたる。）から開口部１１５の開口面積よりも大きめのメッシュ部材１０５が溶接により接合されている。なお、このメッシュ部材１０５の１つの開口は、大気連通孔９１の開口よりも小さく設定されている。また、通気部１１０には、周縁から径方向外側へ向けて延びる板状の２本の腕部１２０，１２５が形成されている。図４に示すように、腕部１２０，１２５は、通気部１１０を中心に対称となるように設けられている。更に、図５に示すように、腕部１２０，１２５の延設方向の先端部１２１，１２６側は、それぞれ通気部１１０の厚み方向底面側向き（下向き）に傾斜されている。なお、保護部材１００がガスセンサ１に組み付けられたときに、この腕部１２０，１２５の先端部１２１，１２６がそれぞれ外筒３の開口３２の外周よりも外側に配置されるように、腕部１２０，１２５の長さが決められている（図８参照）。
【００５９】
次に、図３〜図６に示すように、腕部１２０，１２５の先端部１２１，１２６には、それぞれ掛留部１６０，１６５が延設されている。後述するが、掛留部１６０，１６５は保護部材１００をガスセンサ１に組み付ける際に外筒３の加締部３５に係止させる部位であり、それぞれ第１掛留部１３０，１３５、第２掛留部１４０，１４５および第３掛留部１５０，１５５から構成される。
【００６０】
第１掛留部１３０，１３５は腕部１２０，１２５の先端部１２１，１２６からそれぞれ下側（通気部１１０の厚み方向底面側）へ向けて延びるように延設されている。また、この第１掛留部１３０，１３５から更に延設される第２掛留部１４０，１４５は、それぞれ第１掛留部１３０，１３５の延設方向先端側をガスセンサ１への組み付け時の径方向内側（通気部１１０を向く側）へ向けて折り曲げ、更に上側（腕部１２０，１２５の先端部１２１，１２６を向く側）に向けて折り返すように設けられている。すなわち、第１掛留部１３０，１３５および第２掛留部１４０，１４５は、それぞれ腕部１２０，１２５をそのままの板幅で延ばした形状のものを内側に折り曲げた形態をなす。そして第３掛留部１５０，１５５は、それぞれ第２掛留部１４０，１４５の延設先端において、その板幅を、ガスセンサ１への組み付け時の周方向に沿って両側へ延ばすように湾曲した板状に形成されている。
【００６１】
このような構成の保護部材１００は、図７，図８に示すように、通気部１１０を、フィルタ部材８７（図１参照）の後端側にて大気連通孔９１の内周を軸線方向に延ばした領域に配置させ、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に組み付けられる。このとき、保護部材１００の腕部１２０，１２５がグロメット９の溝部９３，９５内に配置され、それぞれの先端部１２１，１２６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。先端部１２１，１２６から延設される掛留部１６０，１６５は、まず第１掛留部１３０，１３５が外筒３の外周に沿うように軸線Ｏ方向先端側（図８における下側）へ向けて延び、第２掛留部１４０，１４５によって径方向内向きに折り返される。そして、第３掛留部１５０，１５５の先端側の端部１５１，１５６が、加締部３５により形成される溝状の凹部内の後端側の壁面（先端向きとなる面）に当接する。
【００６２】
ここで、軸線Ｏ方向における溝部９３，９５の傾斜角度と、通気部１１０に対する腕部１２０，１２５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内に掛留部１６０，１６５が係止された状態では、溝部９３，９５と腕部１２０，１２５とが密接状態となる。このように、保護部材１００は、外筒３の加締部３５に掛留部１６０，１６５を外側から嵌め込み（外嵌めし）、腕部１２０，１２５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、溝部９３，９５内に配置される腕部１２０，１２５と、加締部３５に当接される第３掛留部１５０，１５５の端部１５１，１５６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に機械接合されるのである。
【００６３】
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。掛留部１６０，１６５の第３掛留部１５０，１５５の係止は軸線Ｏ方向に沿って後端側へ向けて移動される（付勢される）第３掛留部１５０，１５５の先端側の端部１５１，１５６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、第３掛留部１５０，１５５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がそれぞれグロメット９の溝部９３，９５内に配置されるため、溝部９３，９５の内壁面が腕部１２０，１２５の移動を制止するストッパーとして作用する。これにより、保護部材１００の軸線Ｏ方向を中心とする回転移動が規制されるので、腕部１２０，１２５がリード線１８と接触することがないのである。また、リード線１８は、腕部１２０，１２５および通気部１１０のいずれからも１ｍｍ以上離間されているため、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。
【００６４】
このように、ガスセンサ１の外筒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の内周を軸線方向に延ばした領域に配置され、フィルタ部材８７を外的要因による破損から保護する。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の開口部１１５に設けられたメッシュ部材１０５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ると共に大気は導入され、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。
【００６５】
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９〜図１１を参照しながら説明する。図９は、第２の実施の形態の保護部材２５０の斜視図である。図１０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１１は、図１０の１点鎖線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。
【００６６】
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２５０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２５０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２５０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。
【００６７】
図９に示す保護部材２５０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２６０が設けられている。この被覆部２６０には開口が設けられておらず、円形板状の被覆部２６０の板面の大きさが、大気連通孔９１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２６０からは、その周縁から径方向外側へ向けて延びる２本の腕部２７０，２７５が対称に延設されており、それぞれの先端側に、保護部材１００（図３参照）と同様の掛留部２９０，２９５が設けられている。また、掛留部２９０，２９５を構成する第１掛留部２８０，２８５は、その長さが保護部材１００の第１掛留部１３０，１３５（図３参照）の長さよりも若干短く構成されている。そして、被覆部２６０に対する腕部２７０，２７５の傾斜角度が、保護部材１００の通気部１１０に対する腕部１２０，１２５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２５０が、本発明における「第２保護部材」に相当する。
【００６８】
このように構成された保護部材２５０は、第１の実施の形態と同様に、掛留部２９０，２９５を外筒３の加締部３５に係止させてガスセンサ２００への取り付けが行われる。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２６０は、大気連通孔９１に蓋をするように配置される。このため、図１０に示すようにガスセンサ２００を後方側から軸線Ｏ方向（図１１参照）に沿って見たときに、フィルタ部材８７は被覆部２６０に覆われて、フィルタ部材８７（図１１参照）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。
【００６９】
また、被覆部２６０に対する腕部２７０，２７５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１１に示すように、グロメット９の軸線Ｏ方向における溝部９３，９５の傾斜角度と、被覆部２６０に対する腕部２７０，２７５の傾斜角度との間には、差が生ずる。このため、保護部材２５０の腕部２７０，２７５は、グロメット９の溝部９３，９５に当接しながらも、被覆部２６０に近い側で溝部９３，９５との間に隙間を生ずる。そして、被覆部２６０が、溝部９３，９５の大気連通孔９１側の開口よりも軸線Ｏ方向後端側に若干ずれた位置にて腕部２７０，２７５に支えられる配置構成となり、グロメット９と保護部材２５０との間に隙間が生ずる。従って、図１０に示す、グロメット９の溝部９４，９６（腕部２７０，２７５が配置されていない側）と、保護部材２５０の被覆部２６０との間には、間隙２１０，２１５が生ずる。これにより、フィルタ部材８７（図１１参照）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２１０，２１５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ている。
【００７０】
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。例えば、図１２に示す保護部材３００のように、通気部３１０を構成する金属板を押し込むように陥没させ、その陥没部３１５の一部を貫通する形態（いわゆるカマクラ形状）で開口部３１６を形成してもよい。なお、その他の部位（腕部および掛留部）については本実施の形態と同様であるため説明は省略する。このように、開口部３１６の大きさ（開口面積）を小さくして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の破損を防止することができる。
【００７１】
このようなフィルタ部材８７の保護の観点からは、通気部１１０に形成する開口部１１５の開口面積が小さいほどよいが、大気連通孔９１を介した通気性を確保することも必要である。こうした場合、図１３に示す、保護部材３２０のように、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であれば、通気性確保のため開口部３３５の開口面積を広げてもよい。つまり、大気連通孔９１よりも小さい開口を有する形態であれば良い。また、図１４に示す保護部材３４０のように、通気部３５０に形成する開口部３５５の開口面積を小さくした場合には、開口部３５５の数を増やし、合計での開口面積を大きくするとよい。もちろん、開口部の形状も任意であり、図１５に示す保護部材３６０のように、通気部３７０の開口部３７５がスリット状（本変形例では湾曲している。）をなしていても、開口部３７５の開口面積が十分に大きければ、上記のような大気連通孔９１を介した通気性を確保することができる。
【００７２】
また、図１６に示す保護部材３８０のように、通気部３９０から対称に延びる腕部４００，４０５とは異なる方向へ向けて突出する突出部４１０，４１５を形成してもよい。このように構成した保護部材３８０が本実施の形態のガスセンサ１に組み付けられた際には、図７で示したグロメット９の溝部９３，９５内に腕部４００，４０５がそれぞれ配置される。そして突出部４１０，４１５は、それぞれ溝部９４，９６内に配置されることとなる。通気部３９０は腕部４００，４０５に支えられるため、外部応力が加わったとき、腕部４００または腕部４０５の一方を持ち上げたりする通気部３９０の傾きは生じにくい。保護部材３８０がガスセンサ１に組み付けられた状態において、外部応力によって腕部４００，通気部３９０および腕部４０５を結ぶ方向を軸に捻り回転が生じても、本変形例では溝部９４，９６内にそれぞれ突出部４１０，４１５を配置させたことで、通気部３９０の捻り回転を抑制することができる。
【００７３】
また、グロメット９は溝部９３のみを有し、腕部１２０が溝部９３内に配置されると共に、腕部１２５は天面９９上に配置される構成としても十分に、保護部材１００の周方向における回転を抑制することができる。また、腕部１２０，１２５は２つに限るものではないが、外筒３への外掛け（掛け留め）を行うためには少なくとも２つ以上あるとよい。そして溝部９３〜９６についても本実施の形態では４つ形成された場合を例に説明したが、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。
【００７４】
また、本実施の形態では、保護部材１００の通気部１１０フィルタ部材８７と密着した状態のものを例として説明したが、両者間に間隙が設けられていてもよい。例えば、保護部材１００の通気部１１０のフィルタ部材８７側の面をリブ状に凹凸に形成し、フィルタ部材８７と通気部１１０との間に間隙が設けられるようにする。その間隙内に大気が入り込むことができるように、例えばグロメット９に溝状の切り欠きを設ければ、通気部１１０に開口部１１５を設けない構成であっても十分に外筒３内に大気を導入することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【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】正面、平面および左側面から見た第１の実施の形態の保護部材１００の斜視図である。
【図４】保護部材１００の平面図である。
【図５】保護部材１００の正面図である。
【図６】保護部材１００の右側面図である。
【図７】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８】図７の１点鎖線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９】第２の実施の形態の保護部材２５０の斜視図である。
【図１０】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１１】図１０の１点鎖線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１２】変形例としての保護部材３００の斜視図である。
【図１３】変形例としての保護部材３２０の斜視図である。
【図１４】変形例としての保護部材３４０の斜視図である。
【図１５】変形例としての保護部材３６０の斜視図である。
【図１６】変形例としての保護部材３８０の斜視図である。
【符号の説明】
【００７６】
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
５６ 先端係合部
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
９３，９５ 溝部
９７，９８ 連結溝部
９９ 天面
１００ 第１保護部材
１１０ 通気部
１２０，１２５ 腕部
１６０，１６５ 掛留部
２５０ 第２保護部材
２６０ 被覆部
４１０，４１５ 突出部
【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ガスセンサ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と共に、前記外筒に機械接合された第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と、前記通気部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部に一対一に対応して接続し、前記外筒に機械接合するための複数の掛留部と、が形成された第１保護部材を有し、前記栓部材は、自身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を有し、その溝部内に、少なくとも１つの前記腕部を配置す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、前記加締部に外嵌めにて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。
【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、前記第１保護部材は、前記通気部から径方向外側に向かって延びる突出部を有し、当該突出部は、前記連結溝部以外の前記溝部内に配置されてい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１乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第１保護部材の前記掛留部は、前記腕部の延設方向における自身の先端側の部位を、径方向内側へ向けて折り返した形態となって前記加締部に機械接合され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、それぞれ軸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、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保護部材であって、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と、前記被覆部から径方向外側に延びる複数の腕部と、複数の当該腕部に一対一に対応して接続し、前記外筒に機械接合するための複数の掛留部と、が形成された第２保護部材を備え、前記栓部材は、自身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を有し、その溝部内に、少なくとも１つの前記腕部を配置す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、前記加締部に外嵌めにて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。
【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、前記第２保護部材は、前記被覆部から径方向外側に向かって延びる突出部を有し、当該突出部は、前記連結溝部以外の前記溝部内に配置されてい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９乃至１３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記第２保護部材の前記掛留部は、前記腕部の延設方向における自身の先端側の部位を、径方向内側へ向けて折り返した形態となって前記加締部に機械接合され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。
【発明の効果】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、接合後にセンサの周方向に回転してしまい、リード線を折損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、栓部材に設けられた溝部を利用し、その溝部内に、通気部から径方向外側に延びる腕部を配置させることで、溝部の内側により腕部、ひいては第１保護部材自身の周方向への回転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、リード線の折損等の虞を低減することができる。このような溝部としては、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、水捌けを補助するため設けられる溝部を利用すればよい。
【００２５】
もっとも、第１保護部材の腕部が溝部内に配置されることにより第１保護部材が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、第１保護部材とリード線とは１ｍｍ以上離間させることが好ましい。
【００２６】
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。
【００２７】
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４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。
【００２８】
また、第１保護部材を外筒に組み付けた際に、通気部は、連結溝部内に配置される腕部によって支えられる形態となるため、外力を受けるとこの腕部を軸に回転方向に傾く場合がある。そこで請求項５に係る発明のように、通気部に設けた突出部を連結溝部以外の溝部（つまり腕部の配置されていない溝部）内に配置させれば、通気部が傾いてしまうことを突出部によって抑制することができる。
【００２９】
また、請求項６に係る発明のように、第１保護部材の掛留部の構造を、腕部の延設方向における自身の先端側の部位を径方向内側へ折り返した形態とすれば、掛留部の先端側の縁部分（エッジ）が第１保護部材の外側へ向けて剥き出しとならず、ガスセンサの組み立ての際に第１保護部材の取り扱いを容易とすることができる。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、接合後にセンサの周方向に回転してしまい、リード線を折損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、栓部材に設けられた溝部を利用し、その溝部内に通気部から径方向外側に延びる腕部を配置させることで、溝部の内壁より腕部、ひいては第２保護部材自身の周方向に回転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、リード線の折損等の虞を低減することができる。このような溝部としては、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、水捌けを補助するために設けられる溝部を利用すればよい。
【００３５】
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、第２保護部材が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、第２保護部材とリード線とは１ｍｍ以上離間させることが好ましい。
【００３６】
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。
【００３７】
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１２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。
【００３８】
また、第２保護部材を外筒に組み付けた際に、被覆部は、連結溝部内に配置される腕部によって支えられる形態となるため、外力を受けるとこの腕部を軸に回転方向に傾く場合がある。そこで請求項１３に係る発明のように、被覆部に設けた突出部を連結溝部以外の溝部（つまり腕部の配置されていない溝部）内に配置させれば、被覆部が傾いてしまうことを突出部によって抑制することができる。
【００３９】
また、請求項１４に係る発明のように、第２保護部材の掛留部の構造を、腕部の延設方向における自身の先端側の部位を径方向内側へ折り返した形態とすれば、掛留部の先端側の縁部分（エッジ）が第２保護部材の外側へ向けて剥き出しとならず、ガスセンサの組み立ての際に第２保護部材の取り扱いを容易とすることができる。
【００４０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
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、一例としてのガスセンサ１の構造について図１〜図８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、正面、平面および左側面から見た第１の実施の形態の保護部材１００の斜視図である。図４は、保護部材１００の平面図である。図５は、保護部材１００の正面図である。図６は、保護部材１００の右側面図である。図７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８は、図７の１点鎖線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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。）。
【００５４】
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の形成位置にて十字状に直交して交差する配置となっている。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
次に、グロメット９の大気連通孔９１に固定されたフィルタ部材８７よりも軸線Ｏ方向の後端側には、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を折り曲げ加工したものに、金網状のメッシュ部材１０５（図３参照）を設けたものである。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。
【００５８】
図３〜図６に示すように、保護部材１００は、円形板状に加工され、内側に円形の開口部１１５が形成された通気部１１０を有する。この開口部１１５には底面側（ガスセンサ１に組み付けた際の先端側にあたる。）から開口部１１５の開口面積よりも大きめのメッシュ部材１０５が溶接により接合されている。なお、このメッシュ部材１０５の１つの開口は、大気連通孔９１の開口よりも小さく設定されている。また、通気部１１０には、周縁から径方向外側へ向けて延びる板状の２本の腕部１２０，１２５が形成されている。図４に示すように、腕部１２０，１２５は、通気部１１０を中心に対称となるように設けられている。更に、図５に示すように、腕部１２０，１２５の延設方向の先端部１２１，１２６側は、それぞれ通気部１１０の厚み方向底面側向き（下向き）に傾斜されている。なお、保護部材１００がガスセンサ１に組み付けられたときに、この腕部１２０，１２５の先端部１２１，１２６がそれぞれ外筒３の開口３２の外周よりも外側に配置されるように、腕部１２０，１２５の長さが決められている（図８参照）。
【００５９】
次に、図３〜図６に示すように、腕部１２０，１２５の先端部１２１，１２６には、それぞれ掛留部１６０，１６５が延設されている。後述するが、掛留部１６０，１６５は保護部材１００をガスセンサ１に組み付ける際に外筒３の加締部３５に係止させる部位であり、それぞれ第１掛留部１３０，１３５、第２掛留部１４０，１４５および第３掛留部１５０，１５５から構成される。
【００６０】
第１掛留部１３０，１３５は腕部１２０，１２５の先端部１２１，１２６からそれぞれ下側（通気部１１０の厚み方向底面側）へ向けて延びるように延設されている。また、この第１掛留部１３０，１３５から更に延設される第２掛留部１４０，１４５は、それぞれ第１掛留部１３０，１３５の延設方向先端側をガスセンサ１への組み付け時の径方向内側（通気部１１０を向く側）へ向けて折り曲げ、更に上側（腕部１２０，１２５の先端部１２１，１２６を向く側）に向けて折り返すように設けられている。すなわち、第１掛留部１３０，１３５および第２掛留部１４０，１４５は、それぞれ腕部１２０，１２５をそのままの板幅で延ばした形状のものを内側に折り曲げた形態をなす。そして第３掛留部１５０，１５５は、それぞれ第２掛留部１４０，１４５の延設先端において、その板幅を、ガスセンサ１への組み付け時の周方向に沿って両側へ延ばすように湾曲した板状に形成されている。
【００６１】
このような構成の保護部材１００は、図７，図８に示すように、通気部１１０を、フィルタ部材８７（図１参照）の後端側にて大気連通孔９１の内周を軸線方向に延ばした領域に配置させ、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に組み付けられる。このとき、保護部材１００の腕部１２０，１２５がグロメット９の溝部９３，９５内に配置され、それぞれの先端部１２１，１２６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。先端部１２１，１２６から延設される掛留部１６０，１６５は、まず第１掛留部１３０，１３５が外筒３の外周に沿うように軸線Ｏ方向先端側（図８における下側）へ向けて延び、第２掛留部１４０，１４５によって径方向内向きに折り返される。そして、第３掛留部１５０，１５５の先端側の端部１５１，１５６が、加締部３５により形成される溝状の凹部内の後端側の壁面（先端向きとなる面）に当接する。
【００６２】
ここで、軸線Ｏ方向における溝部９３，９５の傾斜角度と、通気部１１０に対する腕部１２０，１２５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内に掛留部１６０，１６５が係止された状態では、溝部９３，９５と腕部１２０，１２５とが密接状態となる。このように、保護部材１００は、外筒３の加締部３５に掛留部１６０，１６５を外側から嵌め込み（外嵌めし）、腕部１２０，１２５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、溝部９３，９５内に配置される腕部１２０，１２５と、加締部３５に当接される第３掛留部１５０，１５５の端部１５１，１５６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に機械接合されるのである。
【００６３】
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。掛留部１６０，１６５の第３掛留部１５０，１５５の係止は軸線Ｏ方向に沿って後端側へ向けて移動される（付勢される）第３掛留部１５０，１５５の先端側の端部１５１，１５６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、第３掛留部１５０，１５５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がそれぞれグロメット９の溝部９３，９５内に配置されるため、溝部９３，９５の内壁面が腕部１２０，１２５の移動を制止するストッパーとして作用する。これにより、保護部材１００の軸線Ｏ方向を中心とする回転移動が規制されるので、腕部１２０，１２５がリード線１８と接触することがないのである。また、リード線１８は、腕部１２０，１２５および通気部１１０のいずれからも１ｍｍ以上離間されているため、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。
【００６４】
このように、ガスセンサ１の外筒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の内周を軸線方向に延ばした領域に配置され、フィルタ部材８７を外的要因による破損から保護する。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の開口部１１５に設けられたメッシュ部材１０５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ると共に大気は導入され、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。
【００６５】
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９〜図１１を参照しながら説明する。図９は、第２の実施の形態の保護部材２５０の斜視図である。図１０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１１は、図１０の１点鎖線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。
【００６６】
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２５０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２５０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２５０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。
【００６７】
図９に示す保護部材２５０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２６０が設けられている。この被覆部２６０には開口が設けられておらず、円形板状の被覆部２６０の板面の大きさが、大気連通孔９１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２６０からは、その周縁から径方向外側へ向けて延びる２本の腕部２７０，２７５が対称に延設されており、それぞれの先端側に、保護部材１００（図３参照）と同様の掛留部２９０，２９５が設けられている。また、掛留部２９０，２９５を構成する第１掛留部２８０，２８５は、その長さが保護部材１００の第１掛留部１３０，１３５（図３参照）の長さよりも若干短く構成されている。そして、被覆部２６０に対する腕部２７０，２７５の傾斜角度が、保護部材１００の通気部１１０に対する腕部１２０，１２５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２５０が、本発明における「第２保護部材」に相当する。
【００６８】
このように構成された保護部材２５０は、第１の実施の形態と同様に、掛留部２９０，２９５を外筒３の加締部３５に係止させてガスセンサ２００への取り付けが行われる。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２６０は、大気連通孔９１に蓋をするように配置される。このため、図１０に示すようにガスセンサ２００を後方側から軸線Ｏ方向（図１１参照）に沿って見たときに、フィルタ部材８７は被覆部２６０に覆われて、フィルタ部材８７（図１１参照）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。
【００６９】
また、被覆部２６０に対する腕部２７０，２７５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１１に示すように、グロメット９の軸線Ｏ方向における溝部９３，９５の傾斜角度と、被覆部２６０に対する腕部２７０，２７５の傾斜角度との間には、差が生ずる。このため、保護部材２５０の腕部２７０，２７５は、グロメット９の溝部９３，９５に当接しながらも、被覆部２６０に近い側で溝部９３，９５との間に隙間を生ずる。そして、被覆部２６０が、溝部９３，９５の大気連通孔９１側の開口よりも軸線Ｏ方向後端側に若干ずれた位置にて腕部２７０，２７５に支えられる配置構成となり、グロメット９と保護部材２５０との間に隙間が生ずる。従って、図１０に示す、グロメット９の溝部９４，９６（腕部２７０，２７５が配置されていない側）と、保護部材２５０の被覆部２６０との間には、間隙２１０，２１５が生ずる。これにより、フィルタ部材８７（図１１参照）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２１０，２１５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ている。
【００７０】
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。例えば、図１２に示す保護部材３００のように、通気部３１０を構成する金属板を押し込むように陥没させ、その陥没部３１５の一部を貫通する形態（いわゆるカマクラ形状）で開口部３１６を形成してもよい。なお、その他の部位（腕部および掛留部）については本実施の形態と同様であるため説明は省略する。このように、開口部３１６の大きさ（開口面積）を小さくして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の破損を防止することができる。
【００７１】
このようなフィルタ部材８７の保護の観点からは、通気部１１０に形成する開口部１１５の開口面積が小さいほどよいが、大気連通孔９１を介した通気性を確保することも必要である。こうした場合、図１３に示す、保護部材３２０のように、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であれば、通気性確保のため開口部３３５の開口面積を広げてもよい。つまり、大気連通孔９１よりも小さい開口を有する形態であれば良い。また、図１４に示す保護部材３４０のように、通気部３５０に形成する開口部３５５の開口面積を小さくした場合には、開口部３５５の数を増やし、合計での開口面積を大きくするとよい。もちろん、開口部の形状も任意であり、図１５に示す保護部材３６０のように、通気部３７０の開口部３７５がスリット状（本変形例では湾曲している。）をなしていても、開口部３７５の開口面積が十分に大きければ、上記のような大気連通孔９１を介した通気性を確保することができる。
【００７２】
また、図１６に示す保護部材３８０のように、通気部３９０から対称に延びる腕部４００，４０５とは異なる方向へ向けて突出する突出部４１０，４１５を形成してもよい。このように構成した保護部材３８０が本実施の形態のガスセンサ１に組み付けられた際には、図７で示したグロメット９の溝部９３，９５内に腕部４００，４０５がそれぞれ配置される。そして突出部４１０，４１５は、それぞれ溝部９４，９６内に配置されることとなる。通気部３９０は腕部４００，４０５に支えられるため、外部応力が加わったとき、腕部４００または腕部４０５の一方を持ち上げたりする通気部３９０の傾きは生じにくい。保護部材３８０がガスセンサ１に組み付けられた状態において、外部応力によって腕部４００，通気部３９０および腕部４０５を結ぶ方向を軸に捻り回転が生じても、本変形例では溝部９４，９６内にそれぞれ突出部４１０，４１５を配置させたことで、通気部３９０の捻り回転を抑制することができる。
【００７３】
また、グロメット９は溝部９３のみを有し、腕部１２０が溝部９３内に配置されると共に、腕部１２５は天面９９上に配置される構成としても十分に、保護部材１００の周方向における回転を抑制することができる。また、腕部１２０，１２５は２つに限るものではないが、外筒３への外掛け（掛け留め）を行うためには少なくとも２つ以上あるとよい。そして溝部９３〜９６についても本実施の形態では４つ形成された場合を例に説明したが、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。
【００７４】
また、本実施の形態では、保護部材１００の通気部１１０フィルタ部材８７と密着した状態のものを例として説明したが、両者間に間隙が設けられていてもよい。例えば、保護部材１００の通気部１１０のフィルタ部材８７側の面をリブ状に凹凸に形成し、フィルタ部材８７と通気部１１０との間に間隙が設けられるようにする。その間隙内に大気が入り込むことができるように、例えばグロメット９に溝状の切り欠きを設ければ、通気部１１０に開口部１１５を設けない構成であっても十分に外筒３内に大気を導入することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【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】正面、平面および左側面から見た第１の実施の形態の保護部材１００の斜視図である。
【図４】保護部材１００の平面図である。
【図５】保護部材１００の正面図である。
【図６】保護部材１００の右側面図である。
【図７】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８】図７の１点鎖線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９】第２の実施の形態の保護部材２５０の斜視図である。
【図１０】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１１】図１０の１点鎖線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１２】変形例としての保護部材３００の斜視図である。
【図１３】変形例としての保護部材３２０の斜視図である。
【図１４】変形例としての保護部材３４０の斜視図である。
【図１５】変形例としての保護部材３６０の斜視図である。
【図１６】変形例としての保護部材３８０の斜視図である。
【符号の説明】
【００７６】
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
５６ 先端係合部
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
９３，９５ 溝部
９７，９８ 連結溝部
９９ 天面
１００ 第１保護部材
１１０ 通気部
１２０，１２５ 腕部
１６０，１６５ 掛留部
２５０ 第２保護部材
２６０ 被覆部
４１０，４１５ 突出部
【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と共に、前記外筒に機械接合された第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と、
前記通気部から径方向外側に延びる複数の腕部と、
複数の当該腕部に一対一に対応して接続し、前記外筒に機械接合するための複数の掛留部と、
が形成された第１保護部材を有し、
前記栓部材は、自身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を有し、その溝部内に、少なくとも１つの前記腕部を配置す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、前記加締部に外嵌めにて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１乃至３のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記第１保護部材は、前記通気部から径方向外側に向かって延びる突出部を有し、当該突出部は、前記連結溝部以外の前記溝部内に配置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６】
前記第１保護部材の前記掛留部は、前記腕部の延設方向における自身の先端側の部位を、径方向内側へ向けて折り返した形態となって前記加締部に機械接合されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか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、それぞれ軸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、
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保護部材であって、
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と、
前記被覆部から径方向外側に延びる複数の腕部と、
複数の当該腕部に一対一に対応して接続し、前記外筒に機械接合するための複数の掛留部と、
が形成された第２保護部材を備え、
前記栓部材は、自身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を有し、その溝部内に、少なくとも１つの前記腕部を配置す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、前記加締部に外嵌めにて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９乃至１１のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項１３】
前記第２保護部材は、前記被覆部から径方向外側に向かって延びる突出部を有し、当該突出部は、前記連結溝部以外の前記溝部内に配置されてい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】
前記第２保護部材の前記掛留部は、前記腕部の延設方向における自身の先端側の部位を、径方向内側へ向けて折り返した形態となって前記加締部に機械接合されることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか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と共に、前記外筒に機械接合された第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と、
前記通気部から径方向外側に延びる複数の腕部と、
複数の当該腕部に一対一に対応して接続し、前記外筒に機械接合するための複数の掛留部と、
が形成された第１保護部材を有し、
前記栓部材は、自身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を有し、その溝部内に、少なくとも１つの前記腕部を配置す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、前記加締部に外嵌めにて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１乃至３のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記第１保護部材は、前記通気部から径方向外側に向かって延びる突出部を有し、当該突出部は、前記連結溝部以外の前記溝部内に配置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６】
前記第１保護部材の前記掛留部は、前記腕部の延設方向における自身の先端側の部位を、径方向内側へ向けて折り返した形態となって前記加締部に機械接合されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか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、それぞれ軸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、
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保護部材であって、
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と、
前記被覆部から径方向外側に延びる複数の腕部と、
複数の当該腕部に一対一に対応して接続し、前記外筒に機械接合するための複数の掛留部と、
が形成された第２保護部材を備え、
前記栓部材は、自身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を有し、その溝部内に、少なくとも１つの前記腕部を配置す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、前記加締部に外嵌めにて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９乃至１１のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項１３】
前記第２保護部材は、前記被覆部から径方向外側に向かって延びる突出部を有し、当該突出部は、前記連結溝部以外の前記溝部内に配置されてい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】
前記第２保護部材の前記掛留部は、前記腕部の延設方向における自身の先端側の部位を、径方向内側へ向けて折り返した形態となって前記加締部に機械接合されることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか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。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−２９２４６０（Ｐ２００８−２９２４６０Ａ）
【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２００８−６５７２６（Ｐ２００８−６５７２６）
【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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