专利名称：气体传感器的制作方法
技术领域：
本发明的各方面涉及一种气体传感器。
背景技术：
作为气体传感器，已知具有电气特性根据待测气体中的特定气体成分的浓度而改变的传感元件的传感器。这里，作为传感元件，已知例如具有有底筒状固体电解质、形成于固体电解质内表面的内侧电极(基准电极)和形成于固体电解质外表面的前端部的外侧电极(传感电极)的传感元件。作为该气体传感器，已知具有分别地连接内侧电极和外侧电极的一对导线并且从内侧电极和外侧电极两者提取传感信号的传感器。另外，在气体传感器中，在要求构造进一步简化、尺寸减小以及成本降低的情况下，存在采用如下构造的情况:不设置连接到外侧电极的导线，而是使外侧电极主体接地(例如，参见JP-A-2009-63330)。具体地，采用外侧电极被电连接到围绕传感元件的金属壳而使外侧电极接地的构造。在实行主体接地(body grounding)的上述气体传感器中，除了要求进一步简化构造、减小尺寸或降低成本以外，还要求确保金属壳与用于主体接地的外侧电极之间电连接的可靠性。
发明内容
已经作出本发明的各方面以解决现有技术中的上述问题，并且本发明的目的是提高在实行主体接地的气体传感器中、确保外侧电极与金属壳之间电连接的可靠性。已经作出了本发明以解决上述问题中的至少部分问题，并且能够以如下形式实现或者如下面的实施例那样实现。实施例1一种气体传感器，其包括:有底筒状的传感元件，所述传感元件具有朝所述气体传感器的轴线方向上的前端侧突出的底部，并且包括由固体电解质制成的固体电解质主体和设置于所述固体电解质主体的外表面的外侧电极；金属壳，所述金属壳接收所述传感元件的后端侧部，并且所述传感元件的包括所述外侧电极的前端侧部从所述金属壳突出；以及保护筒，所述保护筒被布置在所述金属壳的前端侧，并且覆盖所述传感元件的从所述金属壳突出的前端侧部，并且所述保护筒由导电性材料构造，其中，所述金属壳包括在所述金属壳的内壁面处沿所述气体传感器的径向向内突出的第一接合部，所述保护筒包括在所述保护筒的位于后端侧的端部附近沿径向向外突出的第二接合部，并且所述保护筒被布置成从所述金属壳的内侧朝所述前端侧突出，所述传感元件包括第三接合部，所述第三接合部沿径向向外突出，并且所述第三接合部的表面的至少一部分形成有所述外侧电极的一部分，硬度低于所述第二接合部的硬度且由导电性材料制成的导电性缓冲构件被布置在所述第二接合部和所述第三接合部之间，使得所述导电性缓冲构件与所述第三接合部的形成有所述外侧电极的区域和所述第二接合部二者都接触，并且所述外侧电极经由所述导电性缓冲构件和所述保护筒被电连接到所述金属壳。根据实施例1的气体传感器，保护筒被布置成从金属壳内侧朝前端侧突出。另外，硬度低于第二接合部硬度的导电性缓冲构件被布置在保护筒的第二接合部与传感元件的第三接合部之间。由此，外侧电极经由导电性缓冲构件和保护筒被电连接到金属壳。因此，在实行主体接地的气体传感器中，能够简化构造、减小尺寸或者降低成本，并且增加主体接地的可靠性。实施例2一种气体传感器，其包括:有底筒状的传 感元件，所述传感元件具有朝所述气体传感器的轴线方向上的前端侧突出的底部并且包括由固体电解质制成的固体电解质主体和设置于所述固体电解质主体的外表面的外侧电极；金属壳，所述金属壳接收所述传感元件的后端侧部，并且所述传感元件的包括所述外侧电极的前端侧部从所述金属壳突出；以及保护筒，所述保护筒被布置在所述金属壳的前端侧，并且覆盖所述传感元件的从所述金属壳突出的前端侧部，并且所述保护筒由导电性材料构造，其中，所述金属壳包括在所述金属壳的内壁面处沿所述气体传感器的径向向内突出的第一接合部，所述保护筒包括在所述保护筒的位于后端侧的端部附近沿径向向外突出的第二接合部，并且在所述保护筒的所述第二接合部与所述第一接合部接合的状态下，所述保护筒被布置成从所述金属壳的内侧朝所述前端侧突出，所述传感元件包括沿径向向外突出的第三接合部以与所述第一接合部一起将所述第二接合部夹持于所述金属壳的内侧，所述第三接合部的表面的至少一部分形成有所述外侧电极的一部分，硬度低于所述第二接合部的硬度且由导电性材料制成的导电性缓冲构件被布置在所述第二接合部和所述第三接合部之间，使得所述导电性缓冲构件与所述第三接合部的形成有所述外侧电极的区域和所述第二接合部二者都接触。根据实施例2的气体传感器，设置在保护筒后端侧的端部附近的第二接合部与设置在金属壳20的内壁面的第一接合部接合，并且保护筒被布置成从金属壳内侧朝前端侧突出。另外，硬度低于第二接合部的硬度的导电性缓冲构件被插入在保护筒的第二接合部与传感元件的第三接合部之间。因此，在实行主体接地的气体传感器中，能够简化构造、减小尺寸或者降低成本，并且增加主体接地的可靠性。
实施例3根据实施例1或实施例2的气体传感器，当从所述轴线方向观察时，所述导电性缓冲构件在所述径向上比所述导电性缓冲构件与所述保护筒的后端重叠的区域向外突出。根据实施例3的气体传感器，通过稳定导电性缓冲构件与传感元件之间的接触，能够提高主体接地的可靠性。实施例4根据实施例1至3中的任一个实施例的气体传感器，所述导电性缓冲构件的硬度是IOOHv至250Hv，并且所述第二接合部的硬度是300Hv至450Hv。根据实施例4的气体传感器，由于硬度远低于保护筒的第二接合部的硬度的导电性缓冲构件被布置在传感元件与保护筒之间，所以能够提高确保主体接地的可靠性的效果。本发明能够以除上述形式以外的其他多种形式来实现，例如，能够以制造气体传感器的方法等形式来实现本发明。
图1是示出气体传感器的构造的截面图；图2是示出传感元件的外观的说明图；以及图3是示出与外侧电极的主体接地相关的部分的放大的示意性截面图。
具体实施方式
A.气体传感器的构造图1是示出作为本发明实施方式的气体传感器5的构造的截面图。气体传感器5具有沿着图1中示出的轴线0延伸的细长形状。在下面的说明中，在轴线0方向上，图1的下侧将被称为前端侧，而图1的上侧将被称为后端侧。该实施方式的气体传感器5是氧气浓度传感器，并且能够用于例如感测机动车排出气体中的氧气浓度。如图1所示，气体传感器5包括作为主要部件的传感兀件10、金属壳20、保护筒62、外筒40、金属帽38以及与气体传感器的内部线路的配线相关的结构(电极和连接电极的配线)。传感元件10构成氧气浓度单元(oxygen concentration cell),在氧气浓度单元中，一对电极层叠于氧化物离子导电式(氧离子导电式)固体电解质的两个表面，并且传感元件10是输出与氧气局部压力对应的感测值的已熟知的传感元件10。详细地，传感元件10具有外径朝向前端渐缩的有底筒状固体电解质11、形成于固体电解质11内表面的内侧电极(基准电极)IOa和形成于固体电解质11外表面的外侧电极(传感电极)IOdo另外，在传感元件10的内部空间形成基准气体气氛，并且使待感测气体与传感元件10的外表面接触，从而对气体进行感测。在气体传感器5的后端，用于从内侧电极IOa提取传感信号的导线60伸出。图2是示出传感元件10的外观的说明图。在传感元件10中，在外周方向上延伸(突出)的凸缘部12形成于轴线0方向上的大致中央处。在凸缘部12的前端侧，形成向前端侧渐缩并且在前端部封闭的有底部13。另外，在传感元件10中，后端具有开口的大致中空圆筒状基体部18形成于凸缘部12的后端侧。
外侧电极IOd具有以覆盖有底部13前端侧的部分外表面的方式形成的电极部IOb以及电连接到电极部IOb的外部引导部10c。外部引导部IOc具有竖直引导部14和环状引导部15。环状引导部15在传感元件10的圆周方向上伸展以在凸缘部12的前端侧的表面形成环状(设置于凸缘部12的有底部13侧的台阶部)。竖直引导部14在轴线0的方向上线性地延伸以连接电极部IOb的后端和环状引导部15。同时，电极部IOb由未示出的、用于保护电极部IOb的电极保护层覆盖。如上所述，内侧电极IOa设置于传感元件10的内表面。在有底筒状固体电解质11的内部形成筒孔IOe (参见图1)，并且以覆盖筒孔IOe的除后端附近的整个内表面的方式形成内侧电极10a。被包含于传感元件10中的固体电解质11能够由例如添加了氧化钇(Y2O3)的氧化锆(Zr02)、即氧化钇稳定的氧化锆构造。可选地，传感元件10可以由诸如添加了从氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化铺(CeO2)和三氧化二招(Al2O3)中选择的氧化物的稳定的氧化错等其他固体电解质构成。内侧电极IOa和电极部IOb优选地由诸如钼(Pt)等贵金属或者诸如钼合金等贵金属合金形成。内侧电极IOa和电极部IOb能够通过例如使用诸如非电解镀覆的镀覆方法形成。另外，在通过对例如由诸如包含氧化钇的氧化锆粉末的固体电解质粉末制成的生坯进行烧结来制造固体电解质11的情况下，能够在烧结生坯的同时、通过使用贵金属膏在生坯外表面以预定图案进行印制来形成外部引导部10c。再次参见图1，气体传感器5具有由金属(例如，不锈钢)制成的金属壳20,金属壳20以暴露传感元件10的前端部的方式围绕传感元件10。在金属壳20的内表面设置内径朝向前端方向缩小的台阶部20b。另外，在金属壳20的中央附近，多边形凸缘部20c在径向上向外突出。凸缘部20c被设置成用于与安装工具接合。而且，在凸缘部20c的前端侧的外表面形成外螺纹部20d。当金属壳20的外螺纹部20d被安装到例如两轮车(摩托车)的排气管的螺纹孔以将传感元件10的前端布置于排气管内时，能够使用气体传感器5感测待感测气体(排出气体)中的氧气浓度。在气体传感器5中，在将气体传感器5安装到排气管时能防止气体泄漏的垫圈29被进一步插入到凸缘部20c的前端侧的表面与外螺纹20d的后端之间的台阶部。另外，气体传感器5具有从金属壳20的前端突出的保护筒62。保护筒62是通过使底部在轴线0方向上朝向前端侧延伸而形成的有底筒状金属构件，并且覆盖传感元件10的从金属壳20突出的如端部。另外，在保护筒62的后端部形成弯曲部63,弯曲部63在径向上向外弯曲以使直径朝向后端侧增大。此外，气体传感器5具有被布置成与保护筒62的后端部接触的导电性缓冲构件50。导电性缓冲构件50是形成为环状的薄板状金属构件。在气体传感器5中，设置于保护筒62后端部的弯曲部63和导电性缓冲构件50被夹持在传感元件10的凸缘部12的前端侧的表面与金属壳20的台阶部20b之间，由此固定保护筒62。当将传感元件10组装到金属壳20时，首先，将保护筒62从金属壳20的后端侧插入到金属壳20，并且使保护筒62的弯曲部63与金属壳20的台阶部20b接触。之后，将导电性缓冲构件50从金属壳20的后端侧插入到金属壳20，并且使导电性缓冲构件50与保护筒62的弯曲部63接触。之后，再将传感元件10从金属壳20的后端侧插入，并且使凸缘部12的前端侧的表面与导电性缓冲构件50接触。如上所述，环状引导部15设置于传感元件10的凸缘部12的前端侧的表面。因此，电极部IOb经由竖直引导部14、环状引导部15、保护筒62和导电性缓冲构件50与金属壳20电连接。图1利用箭头A示意性地示出，环状引导部15和金属壳20经由保护筒62和导电性缓冲构件50进行电连接。稍后将更为详细地说明外侧电极IOd与金属壳20之间的电连接的相关构造。同时，金属壳20的台阶部20b与权利要求中的“第一接合部”对应。此夕卜，保护筒62的弯曲部63与权利要求中的“第二接合部”对应。另外，传感元件10的凸缘部12与权利要求中的“第三接合部”对应。同时，在保护筒62上形成用于将排出气体引入保护筒62内部的多个孔部64。经由多个孔部64流入保护筒62的排出气体作为待感测气体被供给到外侧电极10d。另外，传感兀件10的凸缘部12的后端侧的部分与金属壳20之间的空隙中布置有填充了压缩滑石粉的粉末填充部31，并且密封传感元件10与金属壳20之间的间隙。另外，筒状绝缘构件(陶瓷套筒)32布置于粉末填充部31的后端侧。同时，金属外筒40以覆盖传感兀件10的后端部的方式被接合到金属壳20的后端部。外筒 40 能够例如由诸如 SUS430、SUS304、SUS304L、SUS310S、SUS316 或者 SUS316L 等不锈钢制成。由例如不锈钢制成的金属环33布置在金属壳20的后端部的内表面与外筒40的前端部的外表面之间。另外，在金属壳20的后端部处,外筒40的前端部弯边(crimp)以固定金属壳20和外筒40。在凸缘部20c的后端侧通过实施弯边形成弯曲部20a。当在金属壳20的后端部形成弯曲部20a时，绝缘构件32被向前端侧按压以按压和挤压粉末填充部31，绝缘构件32和粉末填充部31以弯边的方式被固定，并且密封传感元件10与金属壳20之间的间隙。大致圆筒状绝缘分离件34布置于外筒40的内侧。在分离件34中形成插孔35，插孔35在轴线0方向上贯穿分离件34，并且导线60插入到插孔35中。导线60连接到连接端子70。连接端子70是用于将传感器输出提取到外部的构件，并且被布置成与内侧电极IOa连接。而且，在外筒40的内侧，布置与分离件34的后端接触的大致圆柱状的密封圈(grommet) 36。在密封圈36中，沿着轴线0形成供导线60插入的插孔。密封圈36能够例如由诸如硅橡胶或者氟橡胶等橡胶材料形成。在外筒40的侧表面，在布置密封圈36的位置的前端侧的位置处，多个第一通气孔41在周向上连续地(in series)开口。另外，使环状排气过滤器37覆盖外筒40的后端部的径向外侧以覆盖第一通气孔41，此外，筒状金属帽38从径向外侧围绕过滤器37。金属帽38 能够例如由诸如 SUS430、SUS304、SUS304L、SUS310S、SUS316 或者 SUS316L 等不锈钢制成。在金属帽38的侧表面，多个第二通气孔39在周向上连续地开口。结果，能够将外部空气导入到外筒40的内侧，而且，能够经由金属帽38的第二通气孔39、过滤器37和外筒40的第一通气孔将外部空气导入到传感元件10的内侧电极10a。同时，当外筒40和金属帽38在第二排气孔39的前端侧和后端侧弯边时，过滤器37被保持在外筒40与金属帽38之间。能够例如通过诸如氟树脂等防水树脂多孔结构来构造过滤器37，并且由于过滤器是防水的，所以能够将基准气体(大气)导入到传感元件10的内部空间，而不允许外部的水通过。B.与主体接地相关的构造
图3是示出与气体传感器5中的外侧电极IOd的主体接地相关的部分的放大的示意性截面图。在下文中，将进一步说明与外侧电极IOd的主体接地相关的构造。在该实施方式中，使导电性缓冲构件50的硬度低于保护筒62的弯曲部63的硬度。如上所述，保护筒62由金属(例如，不锈钢)制成。具体地，保护筒62能够由例如从SUS430、SUS304、SUS304L、SUS310S、SUS316和SUS316L中选择的金属制成，从耐腐蚀角度看，奥氏体基不锈钢特别理想。上述不锈钢均具有大约200Hv的硬度。当形成保护筒62时，通过对成为保护筒62的有底筒状构件的后端部进行拉拔加工(drawing)来形成弯曲部63。这里,通常，当对金属构件进行拉拔加工时，出现加工硬化而使金属构件的硬度增加。因此，在保护筒62中，弯曲部63的硬度增加从而比其他部分的硬度大。在使用上述不锈钢制造保护筒62的情况中，保护筒62的弯曲部63的硬度通常为300Hv至450Hv。例如，在保护筒62由SUS310S制成的情况下，经由拉拔加工形成的弯曲部63的硬度变为300Hv至410Hv。与保护筒62类似，导电性缓冲构件50也能由例如从SUS430、SUS304、SUS304L、SUS310S、SUS316和SUS316L中选择的不锈钢等金属材料制成。导电性缓冲构件50通过例如使薄板状金属板经由冲压成型为环状而形成。在冲压期间，仅在包括剪切面的有限范围内对进行加工的构件施加压力。因此,导电性缓冲构件50呈现大致200Hv的硬度，这一硬度与成型之前构件的硬度大致相似。例如，在导电性缓冲构件50由SUS430制成的情况下，导电性缓冲构件50的硬度为150Hv至200Hv。根据以上述方式构造的本实施方式的气体传感器5，弯曲部63 (第二接合部)形成于保护筒62，保护筒62从后端侧插入到金属壳20，并且弯曲部63与金属壳20的台阶部20b (第一接合部)接合，由此形成用于主体接地的电连接通路。此时，硬度低于弯曲部63的硬度的导电性缓冲构件50被置于传感元件10与保护筒62的弯曲部63之间。因此，在实行主体接地的气体传感器5中，能够实现构造的简化、尺寸减小和成本降低，并同时增加主体接地的可靠性。这里，陶瓷传感元件10是具有高硬度且不易于变形的构件。另外，保护筒62的弯曲部63经由加工硬化而使硬度升高，并且不易于变形。因此，在不同于本实施方式的气体传感器5的、使传感元件10与保护筒62直接接触而未布置导电性缓冲构件50的情况下，由于成型精度、组装偏差等原因可能使传感元件与保护筒之间成为点接触。由于传感元件10的硬度和弯曲部63的硬度高，所以难以使传感元件10和弯曲部63变形以增加传感元件10与弯曲部63之间的接触面积，因此，有可能变得不能充分地确保传感元件10与弯曲部63之间的接触面积。对此，当传感元件10与保护筒62之间的接触面积未得到充分地确保时，经由传感元件10与保护筒62的主体接地的可靠性降低，并存在气体传感器性能劣化的可能性。另外，如果传感元件10与弯曲部63之间的接触面积小，则当传感元件10与保护筒62被组装到气体传感器时，应力集中在传感元件10的与弯曲部63的接触部的较窄范围内，并且存在损坏传感元件10的可能性。当传感元件10损坏的可能性增加时，整个气体传感器的可靠性降低。与此相反，在本实施方式的气体传感器5中，硬度低于保护筒62的弯曲部63的硬度的导电性缓冲构件50布置在传感元件10与保护筒62之间。因此，当导电性缓冲构件50根据传感元件10的凸缘部12和保护筒62的弯曲部63的形状变形时，能够在传感元件10和弯曲部63的表面上确保用于主体接地的较宽的接触面积。结果，能够增加气体传感器5中主体接地的可靠性并且提高传感器性能。另外，当低硬度的导电性缓冲构件50在气体传感器5的内部被插入在传感元件10与保护筒62之间时，施加到传感元件10的压力在凸缘部12处被分散，由此,能够提高传感元件10的耐久性。同时，如本实施方式的气体传感器5中那样，能够通过使保护筒62从后端侧插入到金属壳20并且使保护筒62从金属壳20朝前端侧突出而实现气体传感器5的构造简化、尺寸减小和成本降低的理由如下。也就是说，通常，在通过弯边将金属壳20固定到保护筒62的情况下，在弯边部处必须设置额外的用于固定的构件。然而，在本实施方式中，由于通过装配(fitting)将保护筒62固定到金属壳20，能够抑制构件数量的增加。因此，能够简化气体传感器5的构造并且降低气体传感器5的成本。另外，如在本实施方式中那样，在保护筒62被装配且固定到金属壳20的情况下，与保护筒62经由弯边或者焊接固定到金属壳20的情况相比，能够简化固定操作。因此，能够实现成本降低。另外，在保护筒经由弯边或者焊接固定到金属壳的情况下，当使用便宜的铁而不是不锈钢制造金属壳20时，金属壳和保护筒62之间的接合处在弯边或者焊接工序中达到高温度，因此，存在铁构造的金属壳劣化的可能性。与此相反，如在本实施方式那样，在保护筒62通过装配被固定到金属壳20的情况下，因为能够抑制由于温度升高而产生的铁劣化，所以能够选择铁作为金属壳20的材料同时抑制劣化。因此，能够实现成本降低。而且，在保护筒62经由弯边或者焊接固定到金属壳20的情况下，在保护筒62中，与金属壳前端交界的边界附近的预定范围用于弯边或者焊接。如上所述，在保护筒62中形成用于将排出气体引入保护筒62内部的多个孔部64，但是，不能在用于弯边或者焊接的区域中形成孔部64。因此，为了确保用于向外侧电极IOd供给足够量的排出气体的孔部64的尺寸，必须朝前端侧形成在轴线0方向上较长的保护筒62。与此相反，当保护筒62如本实施方式那样通过装配被固定到金属壳20时，在保护筒62中，能够在包括与金属壳20前端交界的边界附近的较宽范围设置孔部64，由此能够减小保护筒62与整个气体传感器5的尺寸。另外，在本实施方式的气体传感器5中，导电性缓冲构件50被形成为当从轴线0方向观察时，在径向上比导电性缓冲构件50与保护筒62的后端重叠的区域向外突出。图3示出在与轴线0方向垂直的方向上观察到的外观，并且图3示出了当从轴线0方向观察时的如下外观:导电性缓冲构件50在径向上比导电性缓冲构件50与保护筒62的后端重叠的区域向外突出长度a。这里，在金属壳20的内侧，朝前端侧急剧缩径以形成台阶部20b的部分(台阶部20b的后端部)形成曲面部65 (参见图3)。因此，能充分抑制弯曲部63朝后端侧的延伸长度以防止弯曲部63的后端与曲面部65彼此干涉并且防止保护筒62朝前端侧突出的量不足。如该实施方式中所述，在导电性缓冲构件50被形成为当从轴线0方向观察时在径向上比导电性缓冲构件50与保护筒62的后端重叠的区域向外突出的情况下，能够确保导电性缓冲构件50与传感元件10之间的较大接触面积。因此，能够通过稳定导电性缓冲构件50与传感元件10之间的接触而提高主体接地的可靠性。此时，在传感元件10中，当环状引导部15被形成为朝后端侧延伸到导电性缓冲构件50的后端与环状引导部15重叠的位置时，能够进一步地增加主体接地的可靠性。C.变型例
同时，本发明不限于上述实施方式，并且可以在本发明的思想的范围内以各种形式实现。例如，本发明能够以如下方式变型。Cl.变型例I (与部件材料相关的变型)本实施方式的气体传感器5具有如下构造:保护筒62由硬度与导电性缓冲构件50的硬度相似的不锈钢制成，并且导电性缓冲构件50的硬度低于经由加工硬化而使硬度增加的弯曲部63的硬度。与此相反，整个保护筒62能由硬度比构造导电性缓冲构件50的金属硬度高的金属制成。另外，在本实施方式的气体传感器5中，保护筒62和导电性缓冲构件50由不锈钢制成，但是气体传感器可以由不同材料制成，只要该材料具有足够的刚度和耐腐蚀性即可。能够展现与通过使导电性缓冲构件50的硬度相比保护筒62的弯曲部63降低的实施方式的效果相同的效果。导电性缓冲构件50的硬度能够被设定成例如IOOHv至250Hv，并且弯曲部63的硬度能够被设定成例如300Hv至450Hv。更具体地，导电性缓冲构件50能够例如由SPCC制成，SPCC是冷轧钢板并且是硬度为130Hv至150Hv的铁材。另外，能通过使用金属涂覆诸如树脂或者陶瓷等芯材形成导电性缓冲构件50。仅以下条件为必要:导电性缓冲构件50具有低于弯曲部63的硬度的硬度并且具有用于实现主体接地的足够导电性。C2.变型例2 (与外侧电极相关的变型)在本实施方式中，外侧电极IOd具有电极部10b、竖直引导部14和环状引导部15，并且在环状引导部15处外侧电极IOd与导电性缓冲构件50接触。然而，外侧电极IOd可以具有不同的构造。例如，在外侧电极IOd中，电极部IOb可以形成为延伸到图2中设置环状引导部15的位置，以使电极部IOb和环状引导部15成为一体，而无需单独地设置电极部IOb和环状引导部15。在本实施方式中，环状引导部15围绕传感元件10的整个圆周连续地形成。然而，环状引导部15可以具有不同的构造。例如，环状引导部15可以不围绕传感元件10的整个圆周延伸，而是绕传感元件10的外周面的一部分延伸。作为选择，环状引导部15的形状可以是除了在传感元件10的周向上延伸为带状以外的形状。仅以下条件为必要:环状引导部15的形状能使环状引导部15与保护筒62的后端部接触以能够进行主体接地。另外，竖直引导部14可以被构造成延伸到基体部18。在这种情况下，由于竖直引导部14与保护筒62的弯曲部63之间的接触面积在传感元件10的凸缘部12的前端侧的表面处变窄，所以担心主体接地的可靠性可能下降。然而，当导电性缓冲构件50如本实施方式那样布置时，能够经由导电性缓冲构件50的变形而确保主体接地的宽接触面积。结果，能够增加气体传感器5中的主体接地的可靠性并且改进传感器性能。C3.变型例3 (与整个气体传感器相关的变型)在本实施方式的气体传感器5中，在保护筒62后端部的弯曲部63与金属壳20的台阶部20b接合。然而，气体传感器5可以具有不同构造。例如，当保护筒62被插入且组装到金属壳20、而不是保护筒62被推入直至保护筒62的弯曲部63与金属壳20的台阶部20b接触时，弯曲部63与台阶部20b可能处于分离状态。保护筒62可以与金属壳20在除了弯曲部63以外的位置接触。仅以下条件为必要:导电性缓冲构件50布置在保护筒62的弯曲部63与传感元件10的凸缘部12之间使得外侧电极IOd经由导电性缓冲构件50和保护筒62被电连接到金属壳20。因此，能够获得与实施方式的效果相同的效果。C4.变型例(与整个气体传感器相关的变型)本实施方式的气体传感器5是无加热器传感器，该传感器通过使用待感测气体(排出气体)的热量激活传感元件10。然而，气体传感器5可以具有不同的构造。具体地，可以在传感元件10的筒孔IOe中布置加热器以加热传感元件10。另外，在本实施方式中，气体传感器是氧气浓度传感器，但是可以具有不同的构造。只要传感器是满足以下条件的传感器，应用本发明时就能够获得相同的效果:该传感器具有层叠于具有离子导电性的固体电解质的两个表面的一对电极并具有利用各电极上的具体气体部件的浓度差(局部压力差)产生电动势的浓度单元。
权利要求
1.一种气体传感器，其包括: 有底筒状的传感元件，所述传感元件具有朝所述气体传感器的轴线方向上的前端侧突出的底部，并且包括由固体电解质制成的固体电解质主体和设置于所述固体电解质主体的外表面的外侧电极； 金属壳，所述金属壳接收所述传感元件的后端侧部，并且所述传感元件的包括所述外侧电极的前端侧部从所述金属壳突出；以及 保护筒，所述保护筒被布置在所述金属壳的前端侧，并且覆盖所述传感元件的从所述金属壳突出的前端侧部，并且所述保护筒由导电性材料构造， 其中，所述金属壳包括在所述金属壳的内壁面处沿所述气体传感器的径向向内突出的第一接合部， 所述保护筒包括在所述保护筒的位于后端侧的端部附近沿径向向外突出的第二接合部，并且所述保护筒被布置成从所述金属壳的内侧朝所述前端侧突出， 所述传感元件包括第三接合部，所述第三接合部沿径向向外突出，并且所述第三接合部的表面的至少一部分形成有所述外侧电极的一部分， 硬度低于所述第二接合部的硬度且由导电性材料制成的导电性缓冲构件被布置在所述第二接合部和所述第三接合部之间，使得所述导电性缓冲构件与所述第三接合部的形成有所述外侧电极的区域和所述第二接合部二者都接触，并且 所述外侧电极经由所述导电性缓冲构件和所述保护筒被电连接到所述金属壳。
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于， 当从所述轴线方向观察时，所述导电性缓冲构件在所述径向上比所述导电性缓冲构件与所述保护筒的后端重叠的区域向外突出。
3.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于， 所述导电性缓冲构件的硬度是IOOHv至250Hv，并且所述第二接合部的硬度是300Hv至450Hvo
4.一种气体传感器,其包括: 有底筒状的传感元件，所述传感元件具有朝所述气体传感器的轴线方向上的前端侧突出的底部并且包括由固体电解质制成的固体电解质主体和设置于所述固体电解质主体的外表面的外侧电极； 金属壳，所述金属壳接收所述传感元件的后端侧部，并且所述传感元件的包括所述外侧电极的前端侧部从所述金属壳突出；以及 保护筒，所述保护筒被布置在所述金属壳的前端侧，并且覆盖所述传感元件的从所述金属壳突出的前端侧部，并且所述保护筒由导电性材料构造， 其中，所述金属壳包括在所述金属壳的内壁面处沿所述气体传感器的径向向内突出的第一接合部， 所述保护筒包括在所述保护筒的位于后端侧的端部附近沿径向向外突出的第二接合部，并且在所述保护筒的所述第二接合部与所述第一接合部接合的状态下，所述保护筒被布置成从所述金属壳的内侧朝所述前端侧突出， 所述传感元件包括沿径向向外突出的第三接合部以与所述第一接合部一起将所述第二接合部夹持于所述金属壳的内侧，所述第三接合部的表面的至少一部分形成有所述外侧电极的一部分， 硬度低于所述第二接合部的硬度且由导电性材料制成的导电性缓冲构件被布置在所述第二接合部和所述第三接合部之间，使得所述导电性缓冲构件与所述第三接合部的形成有所述外侧电极的区域和所述第二接合部二者都接触。
5.根据权利要求4所述的气体传感器，其特征在于， 当从所述轴线方向观察时，所述导电性缓冲构件在所述径向上比所述导电性缓冲构件与所述保护筒的后端重叠的区域向外突出。
6.根据权利要求4所述的气体传感器，其特征在于， 所述导电性缓冲构件的硬度是IOOHv至250Hv，并且所述第二接合部的硬度是300Hv至450Hv o
全文摘要
气体传感器，包括有底筒状传感元件，其包括由固体电解质制成的固体电解质主体和设置于该主体外表面的外侧电极；金属壳；及保护筒，其中，金属壳包括在其内壁面沿气体传感器的径向向内突出的第一接合部，保护筒包括在其后端侧端部附近径向向外突出的第二接合部，且保护筒布置成从金属壳内侧朝前端侧突出，传感元件包括径向向外突出的第三接合部，且第三接合部的表面的至少一部分形成有外侧电极的一部分，硬度低于第二接合部且由导电性材料制成的导电性缓冲构件布置在第二和第三接合部之间，使得其与第三接合部的形成有外侧电极的区域和第二接合部都接触，且外侧电极经由导电性缓冲构件和保护筒电连接到金属壳。
文档编号G01N27/407GK103207226SQ20131001545
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者神前和裕 申请人:日本特殊陶业株式会社