JP4628897B2 - Sensor - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガスなどの被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するための酸素センサやNOxセンサ、HCセンサといったガスセンサ、或いは被測定ガスの温度を検出するための温度センサなどのように、測定対象検出用のセンサ素子を備えてなるセンサに関する。 The present invention is a gas sensor such as an oxygen sensor, a NOx sensor, or an HC sensor for detecting a specific gas concentration in a measured gas such as exhaust gas, or a temperature sensor for detecting the temperature of the measured gas. The present invention relates to a sensor including a sensor element for detecting a measurement object.
従来より、ガスセンサ素子、或いは温度センサの感温素子のように、軸線方向に延びる長寸の板状或いは棒状をなす各種のセンサ素子(以下、単に素子ともいう)を用いた各種のセンサがある。このようなセンサ(例えば酸素センサ)は、例えばエンジンの排気ガス管に取付けられるネジ部を備えて筒状に形成された金具本体(主体金具)の内部に、センサ素子を、その先端側に形成された検出部を金具本体の先端から突出させ、後端寄り部位を同金具本体の後端側から突出させるようにして固定している。このようなセンサでは、通常、その素子の後端寄り部位の両側部表面に、検出出力の取り出し用の電極端子や、素子に形成されたヒーターへの通電用などの電極端子を含めた複数の電極端子(端子電極)を素子の幅方向(横方向)に絶縁間隔をおいて備えている。そして、これらの各電極端子と、センサの外部に引き出されるリード線との電気的な接続は、その各電極端子に、各リード線の先端に接続された端子金具(金属端子又はリードフレーム)をそのバネ性を用いて押付けるようにして当接ないし圧接するようにしたものがある(特許文献1,2)。このような端子金具は、各リード線の先端にその一端が取付けられ、例えば先端において折返し状(例えばU字状)に曲げられた板バネをなすU字部のうちの一方の脚片を電極端子に押付ける接続部(以下、電極接続部という)としている。
Conventionally, there are various sensors using various sensor elements (hereinafter also simply referred to as elements) having a long plate shape or rod shape extending in the axial direction, such as a gas sensor element or a temperature sensing element of a temperature sensor. . Such a sensor (for example, an oxygen sensor) has, for example, a sensor element formed on the tip side inside a metal fitting body (main metal fitting) formed in a cylindrical shape with a screw portion attached to an exhaust gas pipe of an engine. The detection portion thus made protrudes from the front end of the metal fitting body, and the rear end portion is fixed so as to protrude from the rear end side of the metal fitting main body. In such a sensor, normally, a plurality of electrode terminals including an electrode terminal for taking out a detection output and an electrode terminal for energizing a heater formed in the element are formed on both side surfaces near the rear end of the element. Electrode terminals (terminal electrodes) are provided with an insulation interval in the width direction (lateral direction) of the element. The electrical connection between each of these electrode terminals and the lead wire drawn out of the sensor is achieved by connecting a terminal fitting (metal terminal or lead frame) connected to the tip of each lead wire to each of the electrode terminals. There is one that uses the spring property to make contact or press contact (
このような端子接続構造においては、図11−Aに示したように、複数のリード線(図示せず)の各先端にそれぞれ接続した端子金具51を、セラミック等の絶縁材からなり筒状に形成された端子金具保持部材(セパレータともいわれる)71の内側に絶縁を保持して対向状に配置しておき、その対向する端子金具51の相互間に、上記したセンサ素子21を、その後端27側から、同図−Bに示したように、同素子21の長手方向に相対的に挿入することによって、端子金具51のそれぞれを外向きに弾性変形(圧縮)させて同素子21の側部表面の各電極端子25に押付けられるようにされている。すなわち、素子21の端子金具保持部材71内への挿入(以下、素子の挿入又は単に挿入とも言う)によって、各端子金具51をそれ自身のバネ性により外側に押し広げるようにし、対向する端子金具51間で素子21の側部表面に形成された各電極端子25の部位を挟み付けるようにして、両者の電気的な導通をとる構成とされている。
In such a terminal connection structure, as shown in FIG. 11-A, the
ところで、このような端子接続構造に使用される端子金具保持部材71においては、図12の横断面図に示したようにその内側面75において凸となし、端子金具51が相互に絶縁が保持されて配置されるように絶縁用仕切り壁76,77が、図11に示したように、端子金具保持部材71の軸線方向に沿って設けられている。そして、その絶縁用仕切り壁76,77を介して隣り合う端子金具51を相互に絶縁を保持した上で、対向する端子金具51、51相互間の素子挿入用空孔72に素子21が挿入されるように形成されている。ここで、対向する絶縁用仕切り壁76,77の相互間(向き合う端面相互の間)の寸法L1、及び素子21の幅W方向を規制する素子挿入用空孔72の幅寸法L2は、それぞれ素子21の厚みT又は幅Wより若干大き目とされるが、端子金具相互間の絶縁の確実性と共に素子21の位置精度を高めるため、L1は素子21の厚みTに対して0.3mm〜0.7mm大きめとされる程度であり、L2は素子21の幅Wに対して0.1mm〜0.5mm大きめとされる程度であり、その隙間は小さい。
Incidentally, in the terminal
一方、このような端子接続構造を得るには、素子21の後端寄り部位を金具本体の後端側から突出させるようにした半組立体と、端子金具51を内側に絶縁を保持して配置してなる端子金具保持部材71を含む半組立体とを同軸状に位置決めし、その状態において、端子金具保持部材71内において対向する端子金具51の相互間に、センサ素子21をその後端27側から相対的に挿入することが行われる(図9参照)。ところが、上記したように、素子21の各部寸法T,Wに対し、素子挿入用空孔72の各部寸法L1,L2は僅かに大きいだけである。このため、この素子21の挿入において、各半組立体の組立上の誤差(心ずれ等)により、図13−A,Bの模式図に示したように、素子挿入用空孔72に対し、素子21の心(軸)ずれ誤差や素子21の軸線回りの回転等があると、素子21の後端の一部が絶縁用仕切り壁76,77の先端向き面(先端面)76a,77aに衝突して、その挿入ができないことや、その挿入が困難となることがある。
On the other hand, in order to obtain such a terminal connection structure, a semi-assembly in which a portion near the rear end of the
この対策としては、図14に示したように、端子金具保持部材(以下、単に保持部材ともいう)71の絶縁用仕切り壁76,77の先端向き面76a,77aを、保持部材71の後端側に向けて傾斜する傾斜面とすることが考えられる(特許文献1、2)。このようにしておけば、素子21の後端27の一部が絶縁用仕切り壁(特許文献1、2における絶縁リブ)76,77の先端向き面76a,77aに衝突したとしても、その傾斜面にガイドされるため、素子21の挿入が可能或いは容易となる。すなわち、このように絶縁用仕切り壁76,77の先端向き面に傾斜面を設けておくことにより、素子21の挿入において、それが図14中に2点差線で示したように、素子挿入用空孔72に対して多少心ずれしていたとしても、素子21の後端が絶縁用仕切り壁の傾斜面をなす先端向き面76a,77aに衝突した後、その傾斜面に案内される形で同空孔72内に導き入れることができるためである。
ところが、図14或いは特許文献1、2に示されるように、絶縁用仕切り壁76,77の先端向き面(先端面)76a,77aの全体を傾斜面とした場合には、次のような解決すべき課題があった。このように先端向き面(先端面)76a,77aの全体を傾斜面とした場合には、その傾斜の分、絶縁用仕切り壁76,77の先端においては同壁が存在しないことになる。一方、この種のセンサに使用される端子金具51は、その先端56において、折返し状(例えばU字状)に曲げられた板バネからなるものが、その壁相互間に配置される。この端子金具51の先端56は、素子21の挿入におけるガイドをなすように外広がり状にされるが、そのU字部の折り返しをなす先端56の部位は、傾斜に対応して先端向き面(先端面)76a,77aから飛び出た形態となってしまう。このように、その先端56のうち、先端向き面(先端面)76a,77aより飛び出している部位は、絶縁用仕切り壁76,77による規制が不十分となる。このため、その先端56は、素子21の挿入時の横向き力や、挿入後における端子金具51の横振れ等により、その壁を挟んで反対側に配置されている端子金具51の先端56に接触してしまう可能性があり、絶縁不良を招く危険性があるという重大な問題があった。そして、ガイド性は、素子21の挿入方向と、各先端向き面(先端面)76a,77aとのなす傾斜角が小さい程高められるのであるが、そのようにする程こうした問題は大きくなる。
However, as shown in FIG. 14 or
こうした問題を解決するためには、端子金具51をその先端56が絶縁用仕切り壁76、77の先端向き面76a、77aより突出しないように、その端子金具51自体を端子金具保持部材71の奥所にずらせばよいわけである。しかし、そのようにすれば端子金具保持部材71の長大化を招き、ひいてはセンサ全体の長大化を招いてしまうことから、コンパクト化、軽量化の要請に反することとなってしまう。さらに、このように端子金具51自体を端子金具保持部材71の奥所にずらした場合には、ずらした分、素子21の後端寄り部位23における素子挿入用空孔72内への挿入深さを大きくする必要がある。その結果、素子21の後端の突出長を大きいものとすることになるため、素子自体の挿入時における折損の危険性が高くなるといった問題もある。
In order to solve such a problem, the terminal fitting 51 itself is placed behind the terminal
本発明は、上記した端子接続構造を有するセンサにおける、こうした問題点に鑑みてなされたもので、内部に複数の端子金具を絶縁を保持して配置してなる端子金具保持部材内に素子を挿入する際において、そのガイド性が得られると共に、絶縁用仕切り壁を挟んで配置される端子金具相互間のその先端同士の接触による絶縁不良の発生やセンサの長大化等の問題を招くことのない、センサを提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of such problems in the sensor having the above-described terminal connection structure, and an element is inserted into a terminal fitting holding member in which a plurality of terminal fittings are arranged so as to hold insulation. In this case, the guide property can be obtained, and there is no problem such as generation of insulation failure or lengthening of the sensor due to contact between the tips of the terminal fittings arranged with the insulating partition wall interposed therebetween. The object is to provide a sensor.
上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、複数の端子金具を内側に配置してなる絶縁材からなる端子金具保持部材内に、測定対象に向けられる先端側に検出部を備えかつ後端寄り部位の側部表面に複数の電極端子を備えてなる長寸のセンサ素子をその後端側からセンサ素子自身の長手方向に相対的に挿入することによって、前記端子金具のそれぞれが弾性変形して該センサ素子の側部表面の各電極端子に押付けられて接続されてなる端子接続構造を有するセンサであって、
前記端子金具保持部材が、その内側面において凸となし前記端子金具を相互に絶縁を保持して配置させる絶縁用仕切り壁をセンサ素子自身の長手方向に沿って備えているものにおいて、
該絶縁用仕切り壁の先端向き面のうち該絶縁用仕切り壁の前記内側面寄り部位に前記センサ素子の長手方向に対して略垂直をなす平坦面を設けると共に、該平坦面と該絶縁用仕切り壁における前記センサ素子の側部表面に対向する内側面とのなす角に面取りを設けてなり、
さらに、前記端子金具は、前記長手方向に延びる支持部を備えており、この支持部の先端において前記センサ素子側に向けて折り曲げられて折返し状をなすとともに、該センサ素子側に向けて凸となす円弧状に湾曲する湾曲部を備えており、この湾曲部の中間部が前記各電極端子に押付けられており、この状態において、前記絶縁用仕切り壁を挟んで配置される該端子金具の先端同士が接触しないように、前記端子金具の前記湾曲部を、前記面取りより前記センサ素子側に突出させない一方、前記端子金具の先端を、前記端子金具保持部材の前記平坦面より先端側に突出させたことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
The terminal metal fitting holding member is provided with an insulating partition wall along the longitudinal direction of the sensor element itself so as to be convex on the inner surface thereof and to arrange the terminal metal fittings while maintaining insulation.
A flat surface that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the sensor element is provided at a portion of the insulating partition wall facing the inner surface of the insulating partition wall, the flat surface and the insulating partition. A chamfer is provided at an angle formed with an inner surface facing the side surface of the sensor element on the wall ,
Further, the terminal fitting includes a support portion extending in the longitudinal direction, and is bent toward the sensor element side at the tip of the support portion to form a folded shape, and is convex toward the sensor element side. A curved portion that is curved in an arc shape, and an intermediate portion of the curved portion is pressed against each of the electrode terminals, and in this state, the tip of the terminal fitting disposed across the insulating partition wall The curved portion of the terminal fitting is not protruded toward the sensor element side from the chamfering so that they do not contact each other, while the tip of the terminal fitting is protruded from the flat surface of the terminal fitting holding member to the tip side. It is characterized by that.
請求項2に記載の発明は、前記センサ素子は、その後端面と前記電極端子のある側部表面とのなす角に面取りが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のセンサである。請求項3に記載の発明は、前記絶縁用仕切り壁及び前記センサ素子における前記面取りが傾斜面取りであり、そのセンサ素子自身の側部表面に対する傾斜角度をθ1とし、前記絶縁用仕切り壁の前記面取りにおける前記側部表面に対向する前記内側面に対する傾斜角度をθ2としたとき、θ1≦θ2としたことを特徴とする請求項2に記載のセンサである。
The invention according to
本発明においては、絶縁用仕切り壁の先端向き面の全体を傾斜させてガイドとすることなく、上記手段におけるように、該絶縁用仕切り壁の先端向き面のうち該絶縁用仕切り壁の前記内側面寄り部位(根元寄り部位)に前記センサ素子の長手方向に対して略垂直をなす平坦面を設けると共に、該平坦面と該絶縁用仕切り壁における前記センサ素子の側部表面に対向する内側面とのなす角に面取りを設けたものであることから、素子挿入時のガイド作用も得ることができる。すなわち、この種のセンサにおける端子金具の先端は、上記もしたように、折返し状に曲げられてなるのが普通であるが、本願発明におけるように、絶縁用仕切り壁の先端向き面の全体を傾斜させてガイドとすることなく、前記角に面取りを設けることでガイドとした場合には、その面取りを素子挿入における心ずれを吸収できる程度の適当な大きさとすることで、ガイドとしての支障も出ない。このように本発明においては、センサの長大化や、絶縁用仕切り壁を挟んで配置される端子金具の先端同士の接触による絶縁不良を招くこともなく、素子挿入におけるガイドとなすことができる、という特有の効果が得られる。 In the present invention, the inside of the insulating partition wall of the insulating partition wall of the insulating partition wall as in the above-mentioned means, without tilting the entire tip facing surface of the insulating partition wall as a guide. A flat surface that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the sensor element is provided at a side surface portion (base portion portion), and an inner surface that faces the side surface of the sensor element on the flat surface and the insulating partition wall Since the chamfering is provided at the angle formed by, a guide action at the time of element insertion can be obtained. That is, the tip of the terminal fitting in this type of sensor is usually bent in a folded shape as described above, but as in the present invention, the entire surface facing the tip of the partition wall for insulation is used. When the guide is formed by providing a chamfer at the corner without being inclined to be a guide, the chamfer is made to have an appropriate size that can absorb the misalignment in the element insertion, thereby preventing a problem as a guide. Does not appear. As described above, in the present invention, it is possible to serve as a guide for element insertion without causing an increase in the length of the sensor or inferior insulation due to contact between the tips of the terminal fittings arranged across the insulating partition wall. A unique effect is obtained.
前記センサ素子は、請求項2に記載のように、その後端面と前記電極端子のある側部表面とのなす角に面取りが付けられているとよい。センサ素子は、その基材がセラミック等の脆性材料から形成されるので、その挿入時に後端が絶縁用仕切り壁の先端向き面に衝突する際には亀裂やカケ等の損傷が発生しやすい。しかし、請求項2に記載のように、その後端に面取りをつけておけばそのような損傷の発生を有効に防止できる。加えて、その面取りが設けられている場合には、素子挿入時のガイド性も良くなるため、その挿入の円滑化が図られる。そして、この場合においては、請求項3に記載のように、θ1≦θ2なる関係とするのが好ましい。これは図10−Aに示したように、同図中の素子21の挿入時における心ずれ(Z)が大きく、素子21の面取り28が、絶縁用仕切り壁76の面取り76kにおける先端の角Pより外側(図左側)にはみ出ているような場合には、その角Pに衝突して、その角Pが欠けやすい。一方で、θ1≦θ2なる関係にあれば、図10−Bに示したように、その角Pに衝突するのを回避できるため、その欠けを防止できるためである。
The sensor element may be chamfered at an angle formed between a rear end surface thereof and a side surface on which the electrode terminal is provided, as described in
以下、本発明のセンサを実施するための最良の形態について、図1〜図9に基づいて詳細に説明する。ただし、本形態では、排気ガス中の酸素濃度を検出する全領域空燃比センサにおいて具体化したものであり、したがって、まずこのセンサの全体について詳細に説明する。図中、1は全領域空燃比センサであり、筒状をなす金具本体11(以下、単に本体11ともいう)の内側に、測定対象に向けられる先端側(図示下側)に検出部(図示せず)21aを備えた長寸で、横断面が矩形をなす板状又は棒状のセラミックを主体として形成されたセンサ素子21が気密を保持して固定されている。金具本体11は、その内周面が下から順次大径となるように同心で段付円筒状に形成されており、外周面の下端寄り部位にはエンジンの排気管への固定用のネジ12が形成されている。このような本体11の内側であってセンサ素子21の外側には同素子21を気密を保持して固定する気密保持、固定手段が充填状に設けられている。この気密保持、固定手段は、本体11の内側の下方の段部に内ツバが支持されてなる筒体30が介挿され、その筒体30の内側であってその内ツバの上に、下からアルミナから形成されたホルダ31、シール材(本例では滑石)32、33が配置されている。そして、シール材33の上にはスリーブ35が配置され、リングワッシャ36を介して、本体11の後端寄り部位の円筒部15に連設された薄肉のカシメ用円筒部16を内側に折り曲げかつ先端側に圧縮し、内部のシール材32、33等を圧縮することで、素子21を金具本体11の内側に気密状に固定している。なお、スリーブ35等の内側中央は、軸線G方向からみて横断面が素子21の横断面に対応する矩形(長方形)穴とされ、素子21が本体11内において同軸状に固定されている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the sensor of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. However, this embodiment is embodied in an all-range air-fuel ratio sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas. Therefore, the entire sensor will be described in detail first. In the figure,
なお、このように固定されている素子21は、検出部21aのある先端側(図1下側)を本体11の先端面より所定量(長さ)突出させ、後端寄り部位23をスリーブ35の後端面より所定量(長さ)突出させている。なお、金具本体11の先端から突出している素子21の先端(検出部21a)は、本形態では、その周囲を包囲するように、複数の穴の設けられた二重構造からなるプロテクタ(保護カバー)18が本体11の先端に固定されている。なお、本体11の軸線G方向の中間部において、外周に突出状に形成された大径部19は、センサ1の排気管(図示せず)への取付けにおいて、本体11のねじ12をねじ込む際のねじ込み用の多角形部であり、この多角形部の下面にはシール用のガスケット20が取着されている。
In the
ここで、このように本体11内に固定された素子21について図1及び図2を参照して詳細に説明する。本形態に使用されている素子21は、そのうち、スリーブ35から突出している後端寄り部位23には、図2に示したように、その幅広面をなす各側部表面(以下、単に表面ともいう)26に3つ又は2つの電極端子25が横に並んで形成されている。これらの電極端子25は、検出部21aからの検出出力取り出し用のものと、素子21に形成された図示しないヒーターへの電圧印加用のものであり、いずれも、素子21の長手方向に沿って細長い矩形状を呈している。なお、この電極端子25は、印刷されたメタライズベースを素子21と同時焼成により形成されてなるものであり、その厚みは極めて薄いため、拡大図以外では、その表面は素子21の表面26と面一で示している。また、素子21の後端面27と電極端子25のある各幅広面をなす表面26とのなす角には、その稜線に沿って面取り28が付けられている。この面取り28はC0.05〜C0.4程度とされており、図2中において示したように、素子21自身の側部表面26に対する傾斜角度θ1は45度とされている。なお、本形態のセンサ1は、図9に示したように、このような素子21が本体11内に固定されている下部の半組立体101と、次に説明する、それ以外の部品からなる上部の半組立体102とを後述するように組み付けることで製造される。
Here, the
次に、上記において説明したセンサ1の下部の半組立体101以外の部位について図1に基づいて説明する。すなわち、センサ1の図示上端である後端から外部にはリード線61が詳細には図示しないが、本形態では5本引き出されており、センサ1内に位置するその各先端の芯線にはカシメによって、端子金具51がそれぞれ取り付けられている。この端子金具51は、それぞれが自身のバネ性によって素子21の後端寄り部位23を挟み付けるように、本体11内に配置された絶縁材からなる筒状の端子金具保持部材71内に配置されている。端子金具51及び端子金具保持部材71の詳細については後述する。各端子金具51は、端子金具保持部材71内に内挿された素子21の各電極端子25に、それぞれ電気的に接続されている。そして、このように端子金具51を内側に配置してなる端子金具保持部材71は、本体11に固定されたケーシングをなす外筒81の内側に次のように固定されている。すなわち、端子金具保持部材71は、その外周に形成されたフランジ73を外筒81の内側に固定された支持リング80の上に支持させる一方、端子金具保持部材71の上端にはリード線61が通された弾性シール材(ゴム)85が配置されており、この弾性シール材85は外筒81の上端部の小径筒部83を縮径するように圧縮することで、センサ1の後端部のシールを保持しつつ、外筒85内に固定されている。
Next, parts other than the
ここで、本形態のセンサ1に使用されている端子金具51について、図1〜図5に基づいて詳述するが、本形態では、リード線61に対応して5個の各端子金具51を使用しており、いずれもその基本構成は同じであるが、本形態では、素子21の一方(図2右)の側部表面26に形成された2つの電極端子25に接続されるものは、やや幅広の素材から形成されており、他方(図2左)の側部表面26に形成された3つの電極端子25に接続されるものは、やや幅狭の素材から形成されている。なお、本形態では、図2の左に示した3つの電極端子25に押付けられる端子金具51のうちの中央に位置するもののみ、図3−Bに示した形状を呈しているが、その他の端子金具は図3−Aに示した形状を呈している。
Here, the terminal fitting 51 used in the
図3−Aに示した端子金具51は、バネ性のある金属(例えば、インコネル(INCO社の登録商標))の板を所定形状に打ち抜き、その後プレス成形されて形成されており、リード線61の先端(芯線部)を掴むようにカシメられるリード線接続部52以下、次のように形成されている。すなわち、リード線接続部52の先端にはそこから下向きに略真直ぐに延びる支持部55を備えており、この支持部55の先端56において、素子21及び電極端子25側に折り曲げられて折返し状をなすとともに素子21側に向けて凸となす円弧状に湾曲する湾曲部57を備えている。この湾曲部57の折返された端(自由端)58は支持部55の中間部にて支持されるように形成されている。なお、この端子金具51は、その湾曲部57の中間部が素子21の電極端子25に押付けられる部位(電極接続部)とされているが、同部位には電極端子25側に突出するV字形をなす凸部57bが形成されている。また、支持部55の一側には端子金具保持部材71内において横ずれを防止するための横ずれ防止バネ59aが設けられているとともに、支持部55の先端56の一側には位置決め用のフック59bが設けられている。
The terminal fitting 51 shown in FIG. 3A is formed by punching a metal plate having a spring property (for example, Inconel (registered trademark of INCO)) into a predetermined shape and then press-molding the
図3−Bに示した端子金具51は、リード線61の先端(芯線部)を掴むようにカシメられるリード線接続部52以下、次のように形成されている。すなわち、リード線接続部52の先端にはそこから下向きに略真直ぐに延びる中間部53を備えており、この中間部53の先端においては素子21と反対側に約1/4円弧状に曲げられた折り曲げ部54を備えている。そして、この折り曲げ部54の外側先端において下向きに略真直ぐに延びる支持部55を備えており、この支持部55の先端56において、素子21及び電極端子25側に折り曲げられて折返し状をなすとともに素子21側に向けて凸となす円弧状に湾曲する湾曲部57を備えている。この湾曲部57の折返された端58は折り曲げ部54と支持部55との境界近傍にて支持されるように形成されている。また、その湾曲部57の中間部が素子21の電極端子25に押付けられる部位(電極接続部)とされ、同部位には電極端子25側に突出するV字形をなす凸部57bが形成されている。なお、図3−Bの端子金具51は、図3−Aに示したそれのように、横ずれ防止バネは59aが設けられていないが、支持部55の先端56の位置決め用のフック59bは両側に設けられている。
The terminal fitting 51 shown in FIG. 3B is formed in the following manner below the lead
次に、このような端子金具51が内部に配置されている端子金具保持部材71について図1〜図9に基づいて説明するが、これは本例ではアルミナからなり円筒状に形成されている。そして、その外側には上記したようにフランジ73を備えており、その内側は次のように構成されている。すなわち、図7,8に示したように、横断面の中央に、素子21がその長手方向に沿って挿入可能の素子挿入用空孔72を備えている。また、空孔72を図において左右に挟む配置で各端子金具51が絶縁を保持して配置されるように、その内側面75には、センサ1の軸線G方向に沿って絶縁用仕切り壁(絶縁リブ)76、77が凸となすように形成されている。そして、この絶縁用仕切り壁76、77により、端子金具保持部材71の内側面75の一方の側(図7左)には、3つの端子金具挿入用凹溝75a〜75cが形成され、他方の側には2つの端子金具挿入用凹溝75d〜75eが設けられている。
Next, a terminal
一方、この絶縁用仕切り壁76、77の先端向き面76a、77aには、センサ1の軸線G及び素子21の長手方向に対して略垂直な平面からなる平坦面76h、77hを、同壁の根元寄り部位に所定の幅F1で備えている(図6参照)。また、この平坦面76h、77hと、同壁76、77における素子21の側部表面26に対向する対向する内側面76s,77sとのなす角には面取り76k,77kが形成されており、後端側(図1上端側)に向けて傾斜する傾斜面をなしている。なお、この面取り76k,77kにおける素子21の側部表面26に対向する傾斜角度θ2は、30度〜60度の範囲とするのが好ましいが、本形態では45度とされており、その幅F2は0.5mmとされている。本形態では、上記したθ1とこのθ2の関係は、θ1≦θ2とされている。
On the other hand,
他方、向かい合う仕切り壁76、77の横断面(図7)における絶縁用仕切り壁76、77相互の内側面76s,77s間の寸法L1は、素子21の厚みTより若干(例えば0.5mm)大きめに設定されている。また、素子挿入用空孔72における素子21の厚みTに対応する部位には軸線G向に沿って横断面が台形をなす凸条部78が形成され、この対向する凸条部78相互の間の寸法L2が素子21の幅Wより若干(例えば0.3mm)大きめに設定されている。なお、この凸条部78の側部は、上記した図3−Aの端子金具51における横ずれ防止バネ59が嵌り込む凹部79をなしている。これにより、端子金具保持部材71の内側はその先後に向けて図7に示した横断面形状を呈している。また、本形態ではこの凸条部78の先端向き面についても、絶縁用仕切り壁76、77における先端向き面76a、77aと同様に、それぞれ平坦面78hと面取り(傾斜面)78kを備えている。ただし、本形態では、端子金具保持部材71の先端面74には、端子金具51の先端寄り部位に形成されたフック59bが係合する係合用凹部74bが切り込まれ、或いは凹設されている(図8参照)。
On the other hand, the dimension L1 between the
しかして、センサの組立においては、このような端子金具保持部材71内の絶縁用仕切り壁76、77を挟むように、すなわち端子金具挿入用凹溝75a〜75cのそれぞれに、端子金具51が軸線方向に沿って、湾曲部57を内側(軸線寄り部位)にして配置され、相互に絶縁が保持されて配置され、その状態において、素子21がその後端側から対向する端子金具51の相互間に挿入される。なお、各端子金具51の先端56は、端子金具保持部材71の先端より後端側に位置するようにして配置されておらず、図9中の拡大図に示したように、絶縁用仕切り壁76、77の先端向き面76a、77aの平坦面76h、77hと略同じ高さで、先端側に突出させられており、湾曲部57の先端56寄り部位が面取り76k,77kに倣うように位置しており、その先端56に横向きの力が作用した場合には、絶縁用仕切り壁76、77のうち、先端の平坦面76h、77h及び面取り76k,77kにてその動きが規制されるように設定されている。すなわち、絶縁用仕切り壁76、77を挟んで配置されている端子金具51同士が、その先端56において互いに接触しないようにされている。また、素子21の挿入前は、それぞれ湾曲部57が内側に張り出しているが、湾曲部57相互の間隔は素子21の厚みより小さいものとなっているか、湾曲部57相互が押し合うようにされている(図9参照)。ただし、先端56に向かうに従って湾曲部57が離間して外広がり状をなしていることから、これが素子21の後端27の挿入開始時における入り口ないしガイドをなすようにされている。
Therefore, in assembling the sensor, the terminal fitting 51 is axially disposed so as to sandwich the insulating
因みに、このような端子金具51の配置は、保持部材71の後端(図1上端)側から、リード線61の先端に、リード線接続部52をカシメによって接続した端子金具51を、各凹溝75a〜75cを通すようにして先端側に引き出し、各端子金具51の先端のフック59bを保持部材71の先端74の係合用凹部74bに嵌るようにし、そしてリード線61を後端側に引き戻すことで行われる。なお、リード線61には端子金具51とともに予め圧縮前の弾性シール材(ゴム)85を通しておく。また、このような端子金具保持部材71の外周にはその先端側から支持リング80を外嵌してフランジ73に当接するようにし、外筒81を図示上から下に被せるようにし、外筒81の中間部位を絞り込み、内側の支持リング80の外側を絞り込むことで端子金具保持部材71を外筒81内に先端側への動きを規制して固定する。そして、外筒81における弾性シール材85の外側部位を絞り込むことで、弾性シール材85を圧縮変形してリード線61を含めて後端のシールすることで、図9に示した上方の半組立体102となる。
Incidentally, the terminal fitting 51 is arranged in such a manner that the terminal fitting 51 in which the lead
本形態のセンサ1は、図9に示したように、上記した素子21を含む下方の半組立体101と、端子金具保持部材71、端子金具51及び外筒81等からなる上方の半組立体102を得た後、その両者を上下に同軸状に配置する。そして下方の半組立体101において突出する素子21の後端寄り部位23を、端子金具保持部材71内の対向する端子金具51相互間に相対的に挿入する。こうすることで、素子21の後端寄り部位23が端子金具保持部材71内に配置された各端子金具51の対向する湾曲部57の間に挿入される。このとき、端子金具51のそれぞれの湾曲部57が外側に押し広げられるように弾性変形してセンサ素子21の側部表面の各電極端子25にバネによって押付けられて電気的に接続され、端子接続構造が得られる。そして、この挿入において、外筒81の先端を金具本体11の後端寄り部位の円筒部15に外嵌し、その下方の大径筒部82の先端を金具本体11の円筒部15に全周レーザ溶接により固定することで図1のセンサとなる。
As shown in FIG. 9, the
しかして、本形態のセンサ1は、その組立における素子21の挿入において、その後端が端子金具保持部材71内の対向する端子金具51相互間に相対的に挿入されるのであるが、その際、図9の拡大図中に示したように、素子21と端子金具51相互間に相対的な心ずれ(軸ずれ)があるとしても、素子21の後端面27又はその面取り28の部位が、端子金具保持部材71における絶縁用仕切り壁76、77における先端向き面に面取り76k,77kがあることから、その挿入においては、同面取り76k,77kに案内されるため、その心ずれを許容して挿入がなされる。そして、絶縁用仕切り壁76、77の先端向き面76a,77aの全体を傾斜させてガイドとすることなく、絶縁用仕切り壁76、77の先端向き面76a,77aのうち同壁の根元寄り部位(内側面75)には、素子21の長手方向に対して略垂直をなす平坦面76h,77hを設けて、その平坦面76h、77hと、絶縁用仕切り壁76、77におけるセンサ素子21の側部表面に対向する内側面76s、77sとのなす角に面取り76k,77kを設けたものである。すなわち、先端向き面76a,77aの全体を傾斜させてガイドとした場合には、そのガイド(傾斜面)は、図9の拡大図中に、線Mとして示したものとなることから、端子金具51の先端56は絶縁用仕切り壁76、77の先端向き面76a,77aから大きく突出することになりることから、絶縁用仕切り壁76、77を挟んで配置された端子金具51同士の先端が、素子21の挿入過程や挿入後において接触してしまう危険性がある。これに対して、本形態では、そのような突出を防止することができるため、端子金具51を端子金具保持部材71の奥所に移動するまでもなく、絶縁上の問題もないセンサとなすことができる。すなわち、本発明は、素子挿入時のガイドとしては、絶縁用仕切り壁76、77における先端向き面76a,77aの全体を傾斜させるまでもなく、素子挿入時の心ずれ誤差に対応した適宜の大きさの面取りで十分であることと、そのような面取りとすることで、先端向き面に平坦面を残存させることができ、この平坦面と面取りとで、絶縁用仕切り壁を挟んで配置される端子金具の先端同士の接触が防止できることに着目してなされたものである。
Thus, in the
加えて、本形態では、素子21の後端面27にも面取り28が付与されている。このため、素子21側に損傷が発生するのも防止される。その上に、絶縁用仕切り壁76、77の先端向き面の面取り76k,77kとあいまって、高いガイド性が得られる。すなわち、素子21の後端面27に面取り28が付与されている分、挿入時の心ずれを大きく許容できるといった効果もある。とくに本形態では、上記したように、素子21の面取り28が傾斜面取りであり、その素子自身の側部表面26に対する傾斜角度θ1と、絶縁用仕切り壁76、77の面取り76k,77kの傾斜角度θ2とを、θ1≦θ2としたため、次のような効果もある。すなわち、図10−Aに示したように、同図中の素子21の挿入時における心ずれZが大きく、素子21の面取り28が、絶縁用仕切り壁76の面取り76kにおける先端の角Pより外側(図左側)にはみ出ているような場合には、その角Pに衝突するためにその角Pが欠けやすい。一方で、θ1≦θ2なる関係にあれば、図10−Bに示したように、その角Pに衝突するのを回避できるため、その欠けを防止できるため、絶縁用仕切り壁76、77の損傷防止に有効である。
In addition, in this embodiment, a
絶縁用仕切り壁76、77の先端向き面に設けた平坦面76h,77hの幅F1はこれが大きいほど、端子金具51の先端56が突出するのを抑えることができるが、逆に面取り76k,77kの幅F2が小さくなりガイド性の低下を招くことになる。このため、面取り76k,77kの幅F2は、素子挿入時の心ずれ誤差(許容範囲)さらには素子21の後端の面取り28の有無、大きさを考慮し、ガイド性が損なわれない範囲において、なるべく小さく設定するのが好ましい。なお、面取り28、76k,77kの傾斜角度θ1、θ2は、素子挿入時のガイドとして支障のない範囲で設定すればよい。もつとも、素子の面取りは、なくともよい。また、いずれの面取りも、傾斜面取りでなく円弧状の面取りととして具体化することもできる。
The larger the width F1 of the
なお、上記形態では絶縁用仕切り壁76、77を長手方向に連続する壁として具体化したが、本発明における絶縁用仕切り壁76、77は、このように連続していなくともよい。さらに、端子金具の形状、構造、及びその数に関係なく具体化できるなど、適宜に設計変更して具体化できる。また、素子についても、上記においては、素子21における電極端子25を一方の側部表面に2個、他方のそれに3個設けたものにおいて具体化したが、本発明はこの数に関係なく具体化できることは言うまでもない。また、端子金具は、素子の両側(側部表面)を挟み付ける形態のものとして端子金具保持部材内に配置されているものとして具体化したが、本発明のセンサは、これ以外に例えば電極端子が素子の一方の側部表面(片面)にのみ形成されている素子を用いるセンサにおいても具体化できることは明らかであり、その場合には端子金具は、端子金具保持部材内の一方の内側面に配置されることになる。これより明らかなように、端子金具保持部材についても、適宜の構造、形状のものとして具体化できる。
In the above embodiment, the insulating
この他、本発明のセンサは、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜にその構造、構成を設計変更して具体化できる。また、上記においては全領域空燃比センサにおいて具体化したが、本発明に係るセンサは、温度センサなどその他のセンサにおいても具体化できる。 In addition, the sensor of the present invention can be embodied by appropriately changing the structure and configuration without departing from the gist of the present invention. In the above description, the full-range air-fuel ratio sensor is embodied, but the sensor according to the present invention can also be embodied in other sensors such as a temperature sensor.
1 センサ
21 センサ素子
21a 素子の検出部
25 電極端子
26 素子の側部表面
27 素子の後端面
28 センサ素子の後端面の面取り
51 端子金具
71 端子金具保持部材
76,77 絶縁用仕切り壁
76a,77a 絶縁用仕切り壁の先端向き面
76h,77h 絶縁用仕切り壁の平坦面
76k,77k 絶縁用仕切り壁の面取り
76s,77s 絶縁用仕切り壁の素子の側部表面に対向する内側面
θ1 傾斜面取りのセンサ素子自身の側部表面に対する傾斜角度
θ2 傾斜面取りの絶縁用仕切り壁の面取りの内側面に対する傾斜角度
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記端子金具保持部材が、その内側面において凸となし前記端子金具を相互に絶縁を保持して配置させる絶縁用仕切り壁をセンサ素子自身の長手方向に沿って備えているものにおいて、
該絶縁用仕切り壁の先端向き面のうち該絶縁用仕切り壁の前記内側面寄り部位に前記センサ素子の長手方向に対して略垂直をなす平坦面を設けると共に、該平坦面と該絶縁用仕切り壁における前記センサ素子の側部表面に対向する内側面とのなす角に面取りを設けてなり、
さらに、前記端子金具は、前記長手方向に延びる支持部を備えており、この支持部の先端において前記センサ素子側に向けて折り曲げられて折返し状をなすとともに、該センサ素子側に向けて凸となす円弧状に湾曲する湾曲部を備えており、この湾曲部の中間部が前記各電極端子に押付けられており、この状態において、前記絶縁用仕切り壁を挟んで配置される該端子金具の先端同士が接触しないように、前記端子金具の前記湾曲部を、前記面取りより前記センサ素子側に突出させない一方、前記端子金具の先端を、前記端子金具保持部材の前記平坦面より先端側に突出させたことを特徴とするセンサ。 In the terminal fitting holding member made of an insulating material with a plurality of terminal fittings arranged inside, a detection part is provided on the front end side directed to the measuring object, and a plurality of electrode terminals are provided on the side surface near the rear end. Each of the terminal fittings is elastically deformed and pressed against each electrode terminal on the side surface of the sensor element by relatively inserting the long sensor element from the rear end side in the longitudinal direction of the sensor element. A sensor having a terminal connection structure formed by being connected,
The terminal metal fitting holding member is provided with an insulating partition wall along the longitudinal direction of the sensor element itself so as to be convex on the inner surface thereof and to arrange the terminal metal fittings while maintaining insulation.
A flat surface that is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the sensor element is provided at a portion of the insulating partition wall facing the inner surface of the insulating partition wall, the flat surface and the insulating partition. A chamfer is provided at an angle formed with an inner surface facing the side surface of the sensor element on the wall ,
Further, the terminal fitting includes a support portion extending in the longitudinal direction, and is bent toward the sensor element side at the tip of the support portion to form a folded shape, and is convex toward the sensor element side. A curved portion that is curved in an arc shape, and an intermediate portion of the curved portion is pressed against each of the electrode terminals, and in this state, the tip of the terminal fitting disposed across the insulating partition wall The curved portion of the terminal fitting is not protruded toward the sensor element side from the chamfering so that they do not contact each other, while the tip of the terminal fitting is protruded from the flat surface of the terminal fitting holding member to the tip side. A sensor characterized by that .
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