专利名称：气体传感器用接触构件、气体传感器、限制构件、气体传感器的传感器元件和接触构件之 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测定被测定气体中规定气体的成分浓度的气体传感器，特别涉及保持并固定该传感器元件的技术。
背景技术：
现有技术中，为了得知被测定气体中期望的气体成分的浓度，使用各种测定装置。 例如，作为测定燃烧等被测定气体中的NOx浓度的装置，公知的有氧化锆(Zr02)等具有氧离子传导性的气体传感器(NOx传感器)(例如，参照专利文献1)。为了施加电压、获取检测信号、以及向加热器部供应电力等，这种气体传感器的传感器元件通常在表面具有多个电极端子。另一方面，气体传感器具有使传感器原件元件插嵌保持的接触构件。例如，已公知的气体传感器，其具备壳体，通过根据互相对向设置的一对壳体构件形成用于插入传感器元件的插入口 ；多个接点构件，附设在壳体构件上并由金属端子构成；接触构件，连接于接点构件并具有用于实现传感器元件和外部之间的电导通的多个导线(例如、参照专利文献 2)。专利文献2中公开的气体传感器，在接点构件和电极端子接触的状态下，接触构件保持插入在插入口的传感器元件，由此得到传感器元件和外部之间的电导通。即，专利文献2中公开的气体传感器中、接点构件起到作为与电极端子的接点的作用。具体地，将处于传感器元件插入在插入口的状态的壳体构件嵌入于固定金属配件上，该固定金属配件的上下位置上设置有压簧且其剖面形状大致呈二字型(或者大致C字型)，进而在该固定金属配件和压簧的外周上设置加紧环，通过加紧该加紧环使压簧产生位移，并利用该压簧的弹力对接点构件施加向电极端子的作用力，由此实现了对传感器元件的保持、确保电导通。此外，如上所述，专利文献2中公开的固定金属配件不但具有所述那样固定弹簧构件的作用，还具有在传感器元件插入在插入口并加紧环被加紧为止的期间，将一对壳体构件限制在规定配置关系的作用。该限制是，在通过对加紧环进行加紧在一对壳体构件之间(即，在插入口)将传感器元件保持固定在接触构件上时，为了使电极端子与对应的接点构件不发生位置偏移地正确地接触而必要的。专利文献2中，通过使固定金属配件的剖面形状为二字型的形状，将板簧的弹性用于壳体构件的保持限制。专利文献2中公开的气体传感器，其通过加紧环被加紧使压簧的弹力经由固定金属配件作用于壳体，由此使传感器元件固定于壳体。此时，通过设置于壳体上的接点构件对电极端子施加作用力，从而确保电极端子和接点构件之间的接触。但是，此时，固定金属配件如上所述那样具有剖面形状为二字型的形状，因此会有作用于壳体的力产生非对称性(不均勻性)的问题。以与多个电极端子所对应的接点构件接触的方式构成的气体传感器中，由于其不均勻性，接点构件对电极端子施加的作用力根据位置不同而不同，其结果可能产生局部接触不良。现有技术文献专利文献1 特开2006-284223号公报专利文献2 特开2002-168822号公报
发明内容
本发明鉴于所述课题而做出的，其目的在于提供一种能够稳定地确保传感器元件和接触构件之间的电导通的气体传感器。为解决所述课题，就本发明的第一方案而言，通过将传感器元件夹持并固定于由一对壳体构件形成的插入口来实现与所述传感器元件的电连接的气体传感器用接触构件中，所述接触构件具备限制构件和环状构件，其中，所述限制构件，其设在所述一对壳体构件的外周，并具有将所述一对壳体构件的位移限制在规定范围内的限制功能，所述环状构件，其设在所述限制构件的外周；在所述传感器元件插入在所述插入口的状态下，所述环状构件受到外力而缩小变形，由此产生的压缩力施加于所述限制构件，从而所述一对壳体构件与所述传感器元件进行压力接触，并在所述传感器元件具有的电极端子和所述一对壳体构件具有的接点构件相接触的状态下，所述传感器元件夹持并固定于所述一对壳体构件； 所述限制构件具备两个按压面部、第一侧面部以及第二侧面部，其中，所述两个按压面部， 因所述环状构件缩小变形而产生的压缩力作用于该两个按压面部，所述第一侧面部，其与所述两个按压面部垂直连接，所述第二侧面部，其具有与所述两个按压面部中的一个按压面部垂直连接的上侧侧面部和与所述两个按压面部中的另一个按压面部垂直连接的下侧侧面部，并且在所述上侧侧面部和所述下侧侧面部之间具有分离部；所述第一侧面部具有反作用力抑制结构，其用于抑制因所述压缩力而产生反作用力。就本发明的第二方案而言，第一方案的气体传感器用接触构件中，所述第一侧面部至少具有一个开口部，所述开口部的侧方的端缘部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。就本发明的第三方案而言，第一方案的气体传感器用接触构件中，所述第一侧面部具有弯曲部，所述弯曲部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。就本发明的第四方案而言，第一方案的气体传感器用接触构件中，所述第一侧面部至少具有一个开口部且在所述开口部的侧方的端缘部具有弯曲部，通过包括所述弯曲部的所述端缘部的压缩变形来抑制所述反作用力。就本发明的第五方案而言，气体传感器具备传感器元件和第一方案至第四方案中的任一方案的气体传感器用接触构件。就本发明的第六方案而言，限制构件用于第一方案至第四方案中的任一方案的气体传感器用接触构件。就本发明的第七方案而言，气体传感器的传感器元件和接触构件的连接方法包括准备接触构件的步骤、插入步骤以及夹持固定步骤，其中，所述接触构件具备一对壳体构件、限制构件以及环状构件，其中，所述一对壳体构件，其以形成有用于插入传感器元件的插入口的状态配置，所述限制构件，其设在所述一对壳体构件的外周，并具有将所述一对壳体构件的位移限制在规定范围内的限制功能，所述环状构件，其设在所述限制构件的外周；所述插入步骤，将所述传感器元件插入所述插入口 ；所述夹持固定步骤，通过对所述环状构件施加外力来使所述环状构件缩小变形，由此将所述一对壳体构件和所述传感器元件进行压力接触，并在使所述传感器元件具备的电极端子和所述一对壳体构件具备的接点构件相接触的状态下，将所述传感器元件夹持并固定于所述一对壳体构件；所述限制构件具备两个按压面部、第一侧面部以及第二侧面部，其中，所述两个按压面部，因所述环状构件缩小变形而产生的压缩力作用于该两个按压面部，所述第一侧面部，其与所述两个按压面部垂直连接，所述第二侧面部，其具有与所述两个按压面部中的一个按压面部垂直连接的上侧侧面部和与所述两个按压面部中的另一个按压面部垂直连接的下侧侧面部，并且在所述上侧侧面部和所述下侧侧面部之间具有分离部；所述第一侧面部具有反作用力抑制结构，其用于抑制因所述压缩力而产生反作用力。就本发明的第八方案而言，第七方案的气体传感器的传感器元件和接触构件的连接方法中，所述第一侧面部至少具有一个开口部，所述开口部的侧方的端缘部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。就本发明的第九方案而言，第七方案的气体传感器的传感器元件和接触构件的连接方法中，所述第一侧面部具有弯曲部，所述弯曲部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。就本发明第十方案而言，第七方案的气体传感器的传感器元件和接触构件的连接方法中，所述第一侧面部至少具有一个开口部且在所述开口部的侧方的端缘部具有弯曲部，通过包括所述弯曲部的所述端缘部的压缩变形来抑制所述反作用力。就本发明的第十一方案而言，气体传感器制造方法包括如下步骤在形成插入传感器元件的插入口的状态下配置一对壳体构件的步骤，在所述一对壳体构件的外周设置限制构件的步骤，所述限制构件具有将所述一对壳体构件的位移限制在规定范围内的限制功能，在所述限制构件的外周设置环状构件的步骤，将所述传感器元件插入所述插入口的插入步骤，夹持固定步骤，通过对所述环状构件施加外力来使所述环状构件缩小变形，由此将所述一对壳体构件和所述传感器元件进行压力接触，并在使所述传感器元件具备的电极端子和所述一对壳体构件具备的接点构件相接触的状态下，将所述传感器元件夹持并固定于所述一对壳体构件；所述限制构件具备两个按压面部、第一侧面部以及第二侧面部，其中，所述两个按压面部，因所述环状构件缩小变形而产生的压缩力作用于该两个按压面部， 所述第一侧面部，其与所述两个按压面部垂直连接，所述第二侧面部，其具有与所述两个按压面部中的一个按压面部垂直连接的上侧侧面部和与所述两个按压面部中的另一个按压面部垂直连接的下侧侧面部，并且在所述上侧侧面部和所述下侧侧面部之间具有分离部； 所述第一侧面部具有反作用力抑制结构，其用于抑制因所述压缩力而产生反作用力。就本发明的第十二方案而言，第十一方案的气体传感器的制造方法中，所述第一侧面部至少具有一个开口部，所述开口部的侧方的端缘部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。就本发明第十三方案而言，第十一方案的气体传感器的制造方法中，所述第一侧面部具有弯曲部，所述弯曲部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。就本发明的第十四方案中，第十一方案的气体传感器的制造方法中，所述第一侧面部至少具有一个开口部且在所述开口部的侧方的端缘部具有弯曲部，通过包括所述弯曲部的所述端缘部的压缩变形来抑制所述反作用力。就本发明的第十五方案而言，气体传感器通过第十一方案至第十四方案中的任一方案的气体传感器的制造方法而制造。若采用本发明的第一至第十五方案，在限制构件中，在加紧时受到来自上下的压缩力作用的第一侧面部上设置反作用力抑制结构，由此就能抑制接触构件的接点构件上产生偏负荷，从而能够实现接触构件的接点构件和传感器元件的电极端子之间均勻且稳定的接触状态。
图1是表示气体传感器100组装时模样的图。图2是表示传感器元件1的外形的立体图。图3是示意性地表示接触构件20的组装过程的图。
图4是示意性地表示接触构件20的组装过程的图。图5是表示本实施方案的固定金属配件25的结构的立体图。图6是表示现有的固定金属配件1025的主要部分的立体图。图7是示意性地表示图6中A-A’剖面位置的接触构件20的模样的剖视图。图8是表示本实施方案的固定金属配件25的主要部分的立体图。图9是示意性地表示图8中B-B’剖面位置的接触构件20的模样的剖视图。图10是表示变形例的固定金属配件的简要结构的立体图，也是将变形情况在各固定金属配件上一并表示的图。图11是示意性地表示测定固定金属配件的变形状态的图。图12是表示突起部21d的高度h的图。图13是实施例和比较例的、高度h对于组装之前的初始值的比的值的柱状图标。图14是表示对壳体构件2 左右开度差Aw的正规概率密度曲线的图。
具体实施例方式(气体传感器的简要结构)首先，对气体传感器100的简要结构进行说明。气体传感器100对作为测定对象的气体(被测定气体)中的规定气体成分(对象气体成分)进行检测，进而测定其浓度。图 1是表示气体传感器100组装时模样的图。图1 (a)表示组装之前的模样。图1 (b)表示组装之后的模样。气体传感器100具有其气体传感器主体10和接触构件20 —体化的结构。气体传感器主体10具备作为气体检测部的传感器元件1和容纳传感器元件1的容纳构件2。另一方面，接触构件20，其主要具备多个接点构件21 ；连接该接点构件21的导线22 ；由陶瓷构成的壳体对，通过接点构件21将传感器元件1插嵌保持在插入口 23 ；以将导线22能气密地插通于其内部的状态形成的索环观。如图1 (b)所示，向接触构件20具备的壳体M的插入口 23插入气体传感器主体 10具备的传感器元件1，且在壳体M上介由接点构件21保持传感器元件1，由此实现气体传感器100的一体化。
图2是表示传感器元件1的外形的立体图。传感器元件1具有分别由氧化锆(&02) 等氧离子传导性的固体电解质构成的多层积层的结构。另外，为了施加电压、获取检测信号和向加热器部供应电力，传感器元件1的表面和背面具备多个电极端子la。并且，在图2中图示了一面设有四个电极端子Ia的传感器元件1 (省略背面侧的电极端子Ia的图示)，但这始终属于例示，电极端子Ia的数量可以根据传感器元件1的结构而适当地确定。另外， 传感器元件1在设有电极端子Ia侧的顶端面Is具有导入基准气体的气体导入口 3，另一端部具备未图示的被测定气体导入口。传感器元件1由以下方式制造，例如，对对应各层的陶瓷生片进行规定的加工或电极和布线图形印刷等，之后对这些进行积层并以规定大小进行切割，对得到的层压体进行烧制。气体传感器100中，向传感器元件1导入被测定气体时，在设在内部的规定电极之间流动与被测定气体中的对象气体成分的存在量对应的电流，据此检测对象气体成分。(接触构件的详细构成)接着，通过示出组装过程对接触构件20的详细构成进行说明。图3和图4是示意性地表示接触构件20的组装过程的图。在气体传感器主体10和接触构件20的一体化之前事先进行该接触构件20的组装过程，在这个意义上，将其称为“预备组装过程”，该组装称为“预备组装”。在接触构件20的预备组装中，首先，如图3的状态(a)所示，在索环观插通有导线22。其次，如状态(b)所示，各导线22的顶端部2 连接有接点构件21的压接部21a。 在压接部21a夹入导线22的顶端部22a的状态下，从外侧加紧压接部21a来实现该连接。 此外，状态(b)中为了图示简单，例示出只有两个导线22与接点构件21连接的情况，但实际上全部的导线22均与接点构件21连接。如果接点构件21被连接，则接着，如图3的状态(c)所示，壳体M被组装。更详细地，壳体M由互相对向设置的一对壳体构件2 构成，各接点构件21具备的第一挂止部 21b和第二挂止部21c挂止在壳体构件2 的规定位置，由此实现壳体M的组装。具体地，第一挂止部21b挂止在壳体构件Ma的一侧端部具备的第一被挂止部 24L·由此，第一挂止部21b和第一被挂止部241相互的形状是确定的，以保持良好的挂止状态。即，第一挂止部21b被加工成具有沿着第一被挂止部Ml的侧剖面形状的形状。另一方面，第二挂止部21c通过插嵌入设在壳体构件Ma中央部分的省略了图示的第二被挂止部，挂止在壳体构件Ma。此外，各壳体构件2 具有大致相同的剖面形状，组装时呈互相分离的状态使得两者之间形成有作为插入口 23的剖面形状为矩形状的空间。因此，两个壳体构件2 的端部设置有缝隙Mb。换言之，也可以说各壳体构件2 是具有将内部有空间的、剖面形状为矩形状的壳体分为两个的形状。通过所述那样状态的如上的组装，各壳体构件2 通过接受从插入口 23的内部侧向图3的图中上下方向的外力，由此其顶端部附近(插入口 23的端部附近)能在规定范围内向上方或向下方偏移。另外，通过这些一对壳体构件2 接受外力并在插入口 23中夹持传感器元件1，传感器元件1固定于接触构件。如图4的状态(d)所示，壳体M组装时，在壳体M的外侧一并组装固定金属配件 25，该固定金属配件25上事先固定有压簧26。压簧沈为无上底部分的剖面形状为梯形形状的板簧构件，如果外力作用于其自由端部沈1，则作为复原力产生弹力。固定金属配件25除了具有固定压簧沈的作用之外，还具有在直到夹持固定传感器元件1为止的期间，维持壳体M的组装的状态，更具体地是维持形成有插入口 23的状态的作用。换言之，固定金属配件25是为了保持插入口 23的形成状态而将一对壳体构件Ma 限制在规定设置范围内的限制构件。通过使该固定金属配件25与壳体M —同组装，在固定传感器元件1时，就能防止在与传感器元件1的各接点构件21 (更详细地是与其突起部 21d)对应的电极端子Ia之间发生错位。即，可以说固定金属配件25还具有在夹持固定时限制传感器元件1的设置范围的作用。本实施方案的气体传感器100的固定金属配件25具有特征性的结构。在后文对固定金属配件25进行详细的说明。如状态(e)所示，如果组装固定金属配件25，将会组装环状(圆筒状)构件的加紧环27。如上所述，预备组装结束。即，状态(e)所示的是接触构件20组装之后的状态。在预备组装结束之后，使气体传感器主体10和接触构件20 —体化时，在传感器元件1插入壳体M的插入口 23的状态下加紧环被加紧。即，由于外力而缩小变形。由此壳体M的插入口 23的缝隙变窄，传感器元件1被各壳体构件2 具备的接点构件21 (更详细地是通过突起部21d)从上下方向施加作用力。即，实现了传感器元件1被夹持固定于一对壳体构件2 的状态。此时，各接点构件21的突起部21d与对应的电极端子Ia接触，因此，经由连接于接点构件21的导线22，实现传感器元件1和外部之间的电导通。(固定金属配件的详细构成)本实施方案的气体传感器100中，如上所述固定金属配件25的结构具有特征性。 下面，对固定金属配件25的构成进行更具体的说明。图5是表示本实施方案的固定金属配件25的结构的立体图。固定金属配件25 大体包括如下部分并一体构成，即具有矩形形状的开口部252的第一侧面部251 ；分别与第一侧面部251垂直连接的上下两个按压面部253 ；与第一侧面部251对置的第二侧面部 254。第二侧面部2M分为上侧侧面部25 和下侧侧面部254b而形成，该上侧侧面部25 和下侧侧面部254b隔着分离部255分别与上下两个按压面部253中的一个按压面部垂直连接。在组装接触构件20时，在由第一侧面部251、两个按压面部253以及第二侧面部254 围绕的状态下，利用固定金属配件25来限制壳体构件Ma。开口部252以相对于第一侧面部251整体的面积比为0. 22以上的方式设置。这种情况下，加紧环27被加紧之后，将实现传感器元件1被一对壳体构件2 (更详细地是被挂止在壳体构件2 的接点构件21)均勻地夹持固定的状态。面积比低于0. 22时，无法恰当地得到设置开口部252的效果(在后文有详细说明)。另一方面，对于开口部252相对于第一侧面部251整体的面积比的上限，只要在保持两个按压面部253相对于第一侧面部251 垂直且不妨碍固定金属配件25的组装的范围内，就没有特别限定，并且也根据固定金属配件25材质的不同而不同。此外，所谓具有开口部252，换言之，是指就第一侧面部251而言，只在开口部252 左右侧的两个端缘部251a与上下两个按压面部253连续。第一侧面部251和第二侧面部2M具有不同的形状，因此可以说固定金属配件25 的两个侧面部形状具有非对称性。
此外，在各按压面部253的一对保持部256 (但图5中只图示了一部分)上保持并固定压簧26。在本实施方案中，通过事先在按压面部253的端部设置从按压面部253延长的部分，将该延长部分折回，从而将压簧沈的下底部分夹在入到按压面部253和该延长部分之间，由此保持压簧26。但是，由固定金属配件25保持压簧沈的方式状态并不限定于此。固定金属配件25需要由具有耐蚀性的材料(金属材料)形成。但是，对于材料强度，只要是确保能恰当加工上述结构的固定金属配件25程度的强度即可，反而，从恰当实现后述的变形方式的观点出发，没有必要使用过度坚韧的材料。对于具体材质没有特别的限制，但不锈钢(例如，SUS304等)构成的材质是适合的一例。例如，可以通过对由该不锈钢以外的材质构成的一块金属板实施弯曲加工、钻孔加工等公知加工技术，来制作固定金属配件25。(固定金属配件的变形方式和传感器元件的固定)接着，说明固定金属配件25通过使用如上所述的构成所得到的作用效果。如下文详述的那样，该作用效果是在使气体传感器主体10和接触构件20 —体化的情况下得到的。图6是为了进行对比表示现有的固定金属配件1025的主要部分的立体图。为了图示简单，省略对压簧和保持该压簧的部位的图示。图6所示的固定金属配件1025除了不具有开口部252之外，具有与本实施方案的固定金属配件25相同的构成。另外，图7是使用现有的固定金属配件1025构成接触构件20时，示意性地表示加紧环27加紧前后的、图6的A-A’剖面位置的接触构件20情况的剖视图。但是，为了图示简单，省略了接点构件21、压簧沈以及加紧环27。如图7(a)所示，在加紧前状态下，由固定金属配件1025限制壳体构件2 和传感器元件1，但是壳体构件2 和传感器元件1能在一定范围内产生位移(图中的箭头)。加紧环27被加紧并从压簧沈对固定金属配件1025施加弹力Fl时，如图7 (b)所示，压簧沈产生的弹力Fl对于固定金属配件1025，作为压缩该固定金属配件1025方向的力而作用于上下两个按压面部253。此时，在上侧侧面部25 和下侧侧面部254b分离的第二侧面部2M上没有产生任何反作用力而分离部255变窄，从而上侧侧面部25 和下侧侧面部254b接近。另一方面，为了与两个按压面部253连续，第一侧面部251受到来自上下两个方向的压缩力，如图7(b)所示，相对于固定金属配件1025的外侧空间变形成为凸状。其结果，加紧之后，在第一侧面部251附近产生起因于压缩变形的反作用力F3，传感器元件1从接点构件21受到的弹力及其阻力F2为按照每个接点构件21而其大小各异的不均勻的状态下，传感器元件1通过接点构件21进行压力接触并被固定。即，产生对每个接点构件21施加的负荷不均勻的偏负荷的状态。在该偏负荷的状态中，接点构件21和传感器元件1的电极端子Ia之间接触状态不均勻，过剩负荷的作用使突起部21d产生大变形的接点构件21也会产生接点接触不良的情况。而且，图7(b)中虽未进行详细的图示，但因这种偏负荷的状态，加紧之后的两个壳体构件Ma的左右两侧的开度(距离)wl、w2也可能产生显著的差异。另一方面，图8是表示本实施方案的固定金属配件25的主要部分的立体图。另外， 图9是示意性地表示将使用本实施方案的固定金属配件25构成的接触构件20通过加紧环27加紧时的、图8的B-B’剖面位置的接触构件20情况的剖视图。虽然省略了图示，但与使用现有的固定金属配件1025的情况同样地，使用本实施方案的固定金属配件25构成接触构件20的情况，在加紧之前的状态下，由固定金属配件25 来限制壳体构件Ma和传感器元件1，但壳体构件Ma和传感器元件1也能在一定范围内产生位移。接着，考虑加紧环27被加紧的情况。首先，对于第二侧面部254，与固定金属配件 1025的情况同样地，分离部255变窄从而上侧侧面部25 和下侧侧面部254b接近。另一方面，就第一侧面部251而言，固定金属配件25的情况下，在贯通如图9所示的开口部252的剖面位置上，第一侧面部251和上下两个按压面部253没有连续。由此，在该剖面位置上由弹力Fl所带来的压缩力不作用于第一侧面部251。该压缩力仅作用于端缘部251a。即，弹力Fl几乎集中在端缘部251a。因此，端缘部251a不产生现有的固定金属配件1025的第一侧面部251那样的很强的反作用力而进行压缩变形。由于端缘部251a这样被压缩变形，第一开口部252的上下间隔变窄。即，固定金属配件25以不仅在具有分离部255的第二侧面部2M而且在第一侧面部251上下间隔也变窄的方式构成，该第一侧面部251由于与按压面部253连续，因此通过在加紧时弹力Fl作用于上面部253，从上下受到压缩力的作用。换言之，在固定金属配件 25的第一侧面部251设置开口部252的结构可以称为抑制对于压力的反作用力的产生的结构(反作用力抑制结构)。此外，所述相对于开口部252的第一侧面部251整体的面积比为 0. 22以上的条件是作为第一侧面部251的反作用力被恰当地抑制且与第二侧面部邪4同等程度地变窄的条件而被规定的。第一侧面部251端缘部251a进行如上所述那样的压缩变形的结果传感器元件1 和设在壳体构件2 上的接点构件21相接触，并且传感器元件1由接点构件21来进行压力接触并被固定。如上所述，端缘部251a几乎不施加反作用力而被压缩，因此加紧之后，第一侧面部251和第二侧面部2M从加紧之前变成压缩成几乎相同程度的状态。因此，来自每个接点构件21的大致均等的弹力作用于传感器元件1，作为其反作用，阻力F2从传感器元件1大致均等地作用于壳体构件Ma。即，连接构件的接点构件21和传感器元件的电机端子Ia之间实现均勻且稳定的接触状态，且不产生偏负荷。与此相应地，与使用现有的固定金属配件1025情况相比，两个壳体构件Ma的左右两侧开度wl、w2之差也减少。另外、从其他观点来看，加紧环27被加紧之后，固定金属配件25几乎只呈按压面部253被压簧沈和壳体构件2 夹持的状态。即，与固定金属配件25的限制无关地，实现来自压簧沈的弹力Fl直接施加于壳体构件2 的状态。这意味着加紧环27被加紧之后， 由固定金属配件25所产生的限制功能无法实现。如上所说明的那样，若采用本实施方案，在固定金属配件上加紧时受到来自上下的压缩力作用的第一侧面部上设置开口部，由此抑制对于压缩力的反作用力的产生，从而能抑制接触构件的接点构件产生偏负荷，并在接触构件的接点构件和传感器元件的电极端子之间实现能够实现均勻且稳定的接触状态。因而将稳定确保传感器元件和接触构件之间的电导通。(变形例)在上述实施方案中，通过设置一个矩形的开口部252实现了加紧时第一侧面部几乎不产生反作用力的反作用力抑制结构，但具有反作用力抑制结构的形式并不限于所述实施方案。下面，示出具有反作用力抑制结构的固定金属配件的各种形式。图10是表示变形例的固定金属配件125、225、325以及425的大体结构的立体图， 也是将各固定金属配件对于负荷的变形情况(Load-Deformation curve 负荷变形曲线) 一并表示的图。除了第一侧面部251的形状各不同之外，固定金属配件125、225、325以及 425均具有与上述实施方案中的固定金属配件相同的构成。此外，为了进行比较，图10中将上述的实施方案的固定金属配件25和现有的固定金属配件1025也一并进行了表示。另外，图11是示意性地表示测定图10中所示的各固定金属配件的变形情况的图。 图11中例示了固定金属配件325作为测定对象的情况。变形情况是，在将固定金属配件载置于规定平台51上的状态下，测定从第一侧面部251的上方施加负荷52时第一侧面部 251的变形量而获得的。此外，在该测定中，第二侧面部254的分离部255由固定构件53固定。因此，图10所示的测定结果与实际安装固定金属配件并进行加紧时的变形情况不同， 但所有固定金属配件的测定条件是相同的，因此，能基于图10所示的结果来判断第一侧面部251的反作用力抑制结构的相对好坏。固定金属配件125和固定金属配件225都在第一侧面部251具有两个开口部 252a,252b0对于这些固定金属配件125和225也以开口部的总面积相对于第一侧面部251 整体的比为0. 22以上的方式设置开口部25h、252b，由此，与上述实施方案同样地，在第一侧面部251中加紧时能恰当地抑制反作用力。另一方面，固定金属配件325不具备开口部，而具有将第一侧面部251的一部分弯曲向外侧以山形突出的弯曲部257。将具有该结构的固定金属配件325用于接触构件20的情况下，加紧时从上下方向作用于第一侧面部251的压缩力被弯曲部257的上下方向的收缩(压缩变形)所吸收。由此抑制对该压缩力的反作用力。进而，固定金属配件425具有同时具备开口部252和弯曲部257的结构。在将该固定金属配件425用于接触构件20的情况下，加紧时从上下方向作用于第一侧面部251的压缩力被开口部252和弯曲部257双方所吸收。由此控制对于该压缩力的反作用力。在图10中，固定金属配件25、125、225、325和425的情况下，最大也在37N左右负荷值就饱和了，与此相对，现有的固定金属配件1025即使在40N以上也不饱和。这意味着与现有的固定金属配件1025相比，固定金属配件25、125、225、325和425可以以更小的负荷进行压缩变形。即，该结果给出了这些固定金属配件25、125、225、325和425具有良好的压缩力吸收结构这样的启示。实施例(实施例1)作为实施例1，通过对使用了上述实施方案的固定金属配件25的接触构件20和气体传感器主体10实施一体化，来制作NOx传感器，之后将其拆卸，并测定用于接触构件20 的所有接点构件21的突起部21d的高度h。测定数为232 (传感器数量为29)。图12是表示作为测定对象的突起部21d的高度h的图。另外，作为比较例，利用使用了固定金属配件1025的接触构件，与实施例同样地进行了 NOx传感器的制作、之后的拆卸以及测定，其中，所述固定金属配件1025除了不具有开口部252之外具有与实施例的固定金属配件25相同结构。这些测定数也是232 (传感器CN 102422152 A 页
数量为29)。图13是实施例和比较例的、高度h对于组装之前的初始值的比值的柱状图。根据图13所示的结果，实施例与比较例相比，值的均勻性更高。图13的柱状图包含组装在接触构件20不同部位的接点构件21全部的测定结果，因此，上述结果表示，就作用于组装在各接触构件20的不同部位的接点构件21上的力的均与性而言，实施例与比较例相比更高。另外，根据图13，实施例与比较例相比分布的代表值(中央值、平均值、最高频率) 更大，因此，总之可以说实施例与比较例相比突起部21d的塑性变形程度更小。该结果意味着与比较例相比实施例能用更小的力进行传感器元件的固定。在比较例中对传感器元件进行固定时，需要施加多余的力来对抗固定金属配件1025的第一侧面部251上产生的反作用力，与此相对，在实施例中加紧时的压缩力被吸收而几乎不产生其反作用力，因此无需施加多余的力。(实施例2)作为实施例2，分别准备多个固定金属配件25、125、225、325、425和1025，通过对接触构件20和气体传感器主体10实施一体化来制作NOx传感器之后，测定壳体构件2 左右的开度wl、w2的差Aw = w2-wl。测定数如下固定金属配件25是90、固定金属配件 125、225、325、425各是11、固定金属配件1025是50。图14是表示基于该测定结果得到的 Aw的正态概率密度曲线的图。在图14的各曲线上标记了对应固定金属配件的符号。在图14中，具有压缩力吸收结构的所有固定金属配件25、125、225、325以及425 与现有的固定金属配件1025相比，Aw的分布更接近0。特别是，固定金属配件25、425，该倾向显著。该结果意味着，通过使用固定金属配件25、125、225、325以及425，与使用固定金属配件1025的情况相比更均勻地固定传感器元件。
1权利要求
1.一种气体传感器用接触构件，通过将传感器元件夹持并固定于由一对壳体构件形成的插入口来实现获得与所述传感器元件的电连接，其特征在于，所述接触构件具备限制构件和环状构件，其中，所述限制构件，其设在所述一对壳体构件的外周，并具有将所述一对壳体构件的位移限制在规定范围内的限制功能，所述环状构件，其设在所述限制构件的外周；在所述传感器元件插入在所述插入口的状态下，所述环状构件受到外力而缩小变形， 由此产生的压缩力施加于所述限制构件，从而所述一对壳体构件与所述传感器元件进行压力接触，并在所述传感器元件具有的电极端子和所述一对壳体构件具有的接点构件相接触的状态下，所述传感器元件夹持并固定于所述一对壳体构件；所述限制构件具备两个按压面部、第一侧面部以及第二侧面部，其中，所述两个按压面部，因所述环状构件缩小变形而产生的压缩力作用于该两个按压面部，所述第一侧面部，其与所述两个按压面部垂直连接，所述第二侧面部，其具有与所述两个按压面部中的一个按压面部垂直连接的上侧侧面部和与所述两个按压面部中的另一个按压面部垂直连接的下侧侧面部，并且在所述上侧侧面部和所述下侧侧面部之间具有分离部；所述第一侧面部具有反作用力抑制结构，其用于抑制因所述压缩力而产生反作用力。
2.权利要求1所述的气体传感器用接触构件，其特征在于，所述第一侧面部至少具有一个开口部，所述开口部的侧方的端缘部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。
3.权利要求1所述的气体传感器用接触构件，其特征在于，所述第一侧面部具有弯曲部，所述弯曲部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。
4.权利要求1所述的气体传感器用接触构件，其特征在于，所述第一侧面部至少具有一个开口部且在所述开口部的侧方的端缘部具有弯曲部，通过包括所述弯曲部的所述端缘部的压缩变形来抑制所述反作用力。
5.一种气体传感器，其特征在于，所述气体传感器具备 传感器元件；权利要求1至4中任一项所述的气体传感器用接触构件。
6.一种限制构件，其用于权利要求1至4中任一项所述的气体传感器用接触构件。
7.一种气体传感器的传感器元件和接触构件的连接方法，其特征在于， 所述连接方法包括准备接触构件的步骤、插入步骤以及夹持固定步骤，其中， 所述接触构件具备一对壳体构件、限制构件以及环状构件，其中，所述一对壳体构件，其以形成有用于插入传感器元件的插入口的状态配置， 所述限制构件，其设在所述一对壳体构件的外周，并具有将所述一对壳体构件的位移限制在规定范围内的限制功能，所述环状构件，其设在所述限制构件的外周； 所述插入步骤，将所述传感器元件插入所述插入口 ；所述夹持固定步骤，通过对所述环状构件施加外力来使所述环状构件缩小变形，由此将所述一对壳体构件和所述传感器元件进行压力接触，并在使所述传感器元件具备的电极端子和所述一对壳体构件具备的接点构件相接触的状态下，将所述传感器元件夹持并固定于所述一对壳体构件；所述限制构件具备两个按压面部、第一侧面部以及第二侧面部，其中，所述两个按压面部，因所述环状构件缩小变形而产生的压缩力作用于该两个按压面部，所述第一侧面部，其与所述两个按压面部垂直连接，所述第二侧面部，其具有与所述两个按压面部中的一个按压面部垂直连接的上侧侧面部和与所述两个按压面部中的另一个按压面部垂直连接的下侧侧面部，并且在所述上侧侧面部和所述下侧侧面部之间具有分离部；所述第一侧面部具有反作用力抑制结构，其用于抑制因所述压缩力而产生反作用力。
8.权利要求7所述的气体传感器的传感器元件和接触构件的连接方法，其特征在于， 所述第一侧面部至少具有一个开口部，所述开口部的侧方的端缘部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。
9.权利要求7所述的气体传感器的传感器元件和接触构件的连接方法，其特征在于， 所述第一侧面部具有弯曲部，所述弯曲部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。
10.权利要求7所述的气体传感器的传感器元件和接触构件的连接方法，其特征在于， 所述第一侧面部至少具有一个开口部且在所述开口部的侧方的端缘部具有弯曲部，通过包括所述弯曲部的所述端缘部的压缩变形来抑制所述反作用力。
11.一种气体传感器的制造方法，其特征在于， 所述制造方法包括如下步骤在形成插入传感器元件的插入口的状态下配置一对壳体构件的步骤， 在所述一对壳体构件的外周设置限制构件的步骤，所述限制构件具有将所述一对壳体构件的位移限制在规定范围内的限制功能，在所述限制构件的外周设置环状构件的步骤， 将所述传感器元件插入所述插入口的插入步骤，夹持固定步骤，通过对所述环状构件施加外力来使所述环状构件缩小变形，由此将所述一对壳体构件和所述传感器元件进行压力接触，并在使所述传感器元件具备的电极端子和所述一对壳体构件具备的接点构件相接触的状态下，将所述传感器元件夹持并固定于所述一对壳体构件；所述限制构件具备两个按压面部、第一侧面部以及第二侧面部，其中，所述两个按压面部，因所述环状构件缩小变形而产生的压缩力作用于该两个按压面部，所述第一侧面部，其与所述两个按压面部垂直连接，所述第二侧面部，其具有与所述两个按压面部中的一个按压面部垂直连接的上侧侧面部和与所述两个按压面部中的另一个按压面部垂直连接的下侧侧面部，并且在所述上侧侧面部和所述下侧侧面部之间具有分离部；所述第一侧面部具有反作用力抑制结构，其用于抑制因所述压缩力而产生反作用力。
12.权利要求11所述的气体传感器的制造方法，其特征在于，所述第一侧面部至少具有一个开口部，所述开口部的侧方的端缘部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。
13.权利要求11所述的气体传感器的制造方法，其特征在于，所述第一侧面部具有弯曲部，所述弯曲部由于所述压缩力而产生压缩变形，由此抑制所述反作用力。
14.权利要求11所述的气体传感器的制造方法，其特征在于，所述第一侧面部至少具有一个开口部且在所述开口部的侧方的端缘部具有弯曲部，通过包括所述弯曲部的所述端缘部的压缩变形来抑制所述反作用力。
15.一种气体传感器，其通过权利要求11至14任一项所述的气体传感器的制造方法来制造。
全文摘要
本发明提供一种能够稳定地确保传感器元件和接触构件之间的电导通的气体传感器。本发明的气体传感器用接触构件，通过将传感器元件夹持并固定于由一对壳体构件形成的插入口来实现与传感器元件的电连接，其中，作为设在一对壳体构件的外周并具有将一对壳体构件的位移限制在规定范围内的限制功能的限制构件，具备两个按压面部，因所述环状构件缩小变形而产生的压缩力作用于该两个按压面部；第一侧面部，其与两个按压面部垂直连接；第二侧面部，其具有与按压面部中的一个按压面部垂直连接的上侧侧面部和与另一个按压面部垂直连接的下侧侧面部，并且在上侧侧面部和下侧侧面部之间具有分离部；第一侧面部具有反作用力抑制结构，其用于抑制因压缩力而产生反作用力。
文档编号G01N27/409GK102422152SQ201180002036
公开日2012年4月18日 申请日期2011年3月22日 优先权日2010年3月31日
发明者增田晃一, 清田宽仁, 生驹信和 申请人:日本碍子株式会社