JP4441103B2

JP4441103B2 - センサ

Info

Publication number: JP4441103B2
Application number: JP2000357577A
Authority: JP
Inventors: 修一花井; 久治西尾
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: JP2002162379A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱機関の排気管に取り付けられるセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関等の熱機関の排気管に取り付けられるセンサとして、Ｏ₂センサ、ＨＣセンサ、ＮＯｘセンサ等のガスセンサなど種々のものが知られている。
【０００３】
この種のガスセンサは、例えば、排気管に固定される筒状の主体金具内に棒状の検出素子を挿通して保持し、その一端を被測定ガスに晒すように構成されている。検出素子には信号を取り出すための電極が形成されるほか、検出素子にヒータが設けられている場合には、そのヒータへの電源供給を行うための電極も形成されている。検出素子の電極から検出信号を取り出したり、電極に電源供給を行ったりするには、外部に引き出されるリード線を電極に導電性の接続部材を介して電気的に接続する必要がある。
【０００４】
従来、接続部材を介したリード線と検出素子との接続は、電極と同数の先端部を有するリードフレームを用いて次のように行われていた。まずリードフレームの各先端部を、締まり嵌めにより（例えば特開平１１−３２６２６３号公報参照）検出素子の電極に接続し、次に、リードフレームの後部を切り離すことにより先端部同士を分離させる。そして、残された各先端部（即ち、各接続部材）にリード線を溶接し、更に、絶縁を図るために、各接続部材およびリード線を収容する貫通孔を備えた筒状の絶縁部材を被せる、という具合である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした従来の手法においては、リードフレームの各先端部に対するリード線の溶接の自動化、機械化が困難であるという問題があった。また、絶縁部材の貫通孔内に接続部材を収容する際、その貫通孔と接続部材との位置合わせが十分でないと、接続部材が曲がり短絡するという可能性もあり、組付けが容易でなかった。
【０００６】
本発明は、こうした課題を背景としており、接続部材を介したリード線と検出素子の電極との接続を容易に行うことができるセンサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するため、本発明（請求項１記載）のセンサにおいては、絶縁部材は、検出素子の電極よりも排気管から遠い位置にて接続部材を少なくとも部分的に収容する収容部を有し、接続部材は絶縁部材の収容部と係合することで接続部材の軸周りの回転を抑止するような回転抑止部を有している。
【０００８】
即ち、従来の絶縁部材は、接続部材の絶縁を図るために、接続部材を単に収容するものであったため、接続部材の回転を防止しつつ接続部材を確実に支持することができず、そうしたことから、接続部材を検出素子の電極に接続してから、絶縁部材を接続部材に被せる手順をとっていた。
【０００９】
一方、本発明においては、絶縁部材の収容部と係合する回転抑止部により接続部材の軸周りの回転が抑止されるため、予めリード線に接続された接続部材を絶縁部材で保持した状態で、接続部材と検出素子との接続を図ることができる。その結果、後から絶縁部材を被せる工程がなくなり、その工程で接続部材が曲がってしまうということも防ぐことができる。また接続部材の軸周りの回転が抑止されるため、確実に接続部材を検出素子の電極の位置に合わせることができ、接続部材と検出素子との接続を確実、容易に行うことができる。
【００１０】
また、収容部は、検出素子の電極よりも排気管から離れた位置に設けられ、その位置で接続部材を少なくとも部分的に収容するので、確実に接続部材を保持することができる。即ち、検出素子は高温の排気に触れるため温度が高くなりがちであり、また排気管に近いほど、接続部材および絶縁部材は高温に晒されることになる。そこで、検出素子の電極よりも排気管から遠い位置に収容部を設ければ、熱による変形によって接続部材の支持が不安定になる可能性を少なくすることができるのである。
【００１１】
収容部は、接続部材を挿入可能な挿入孔として構成され、その横断面の形状が、その内接円と外接円の大きさが異なる形状に形成されている。このため、接続部材の回転を容易に防ぐことができる。
【００１２】
接続部材の回転抑止部は、板状体を収容部の内周面に沿うように曲げて形成され、これにより回転抑止部を収容部の内周に係合可能とする。こうした回転抑止部を有する接続部材であれば製造が容易である。
なお、収容部の横断面形状としては、例えば請求項２記載の様に扇形が考えられるほか、多角形、楕円形、真円にキー溝を付した形状、スプライン等の様々な形状を採ることができる。
【００１３】
接続部材とリード線との接続態様としては、溶接など、様々なものが考えられるが、例えば請求項３記載の様に、加締めによりリード線と圧着される加締部が一体に成形された接続部材を用いれば、接続部材とリード線との接続を容易に行うことができる。また、接続部材と検出素子の電極との接続態様としても、溶接など、様々考えられるが、例えば、請求項４に記載の様に、接続部材および検出素子を包囲するように圧入された圧入リングからの締め付け力により検出素子の電極に接続部材を圧着する締まり嵌めを採用すれば、簡便であり好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１実施例を図面と共に説明する。
本実施例は、本発明のセンサを酸素センサとして構成したものであり、図１は、当該酸素センサの全体構成を示す断面図である。
【００１５】
図１に示すように、酸素センサ１は、長方形状の断面を有する軸状の検出素子２や、検出素子２を挿通可能な筒状の主体金具７等から構成されている。
この検出素子２は、長板状に形成された酸素濃淡電池素子と、この酸素濃淡電池素子を活性化させるためのヒータとが積層されて形成されている（図示せず）。そして、検出素子２の軸方向の中央付近の外周面には、検出素子２をケーシング３内に係止して固定させるためのセラミックからなる保持部材４が接着されている。また、検出素子２の先端部（図中下側）には、被測定ガスに晒されて被測定ガス成分を検出する検出部２ａが設けられており、後端部においては、検出部２ａにて生じた酸素濃淡電池の起電力を外部に取り出したり、ヒータに電源を供給したりするための電極２ｂが複数カ所（本実施例では４カ所）設けられており、電極２ｂと同数の金属端子１１（請求項の「接続部材」に相当する）がそれぞれ各電極端子２ｂに接続されている。
【００１６】
金属端子１１の外側には絶縁板１２が設けられており、検出素子２、金属端子１１および絶縁板１２を包囲するよう圧入された圧入リング１３による締め付け力が、絶縁板１２を介して金属端子１１を電極２ｂに圧着させることで、電極２ｂと金属端子１１との電気的および機械的接続が図られている。
【００１７】
主体金具７は、当該酸素センサ１を排気管の壁面に取り付けると共に、上記保持部材４を装着した検出素子２をその内部に保持して、検出素子２の検出部２ａを排気管内の排気に触れさせるためのものとして構成されている。
主体金具７の先端側（図中下方）外周には、検出素子２の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ３１，３２が溶接等によって取り付けられている。
【００１８】
主体金具７の内周には、先端側にて内向きに突出した段部７ａを有し、この段部７ａが保持部材４に係合することにより、検出素子２を下方から支持している。そして、さらに保持部材４の後端側（図中上側）における主体金具７の内周面と検出素子２の外周面との間には、滑石粉末からなる充填材５が、リング状の金属製パッキン１５を介して筒状の押圧部材６から受ける圧縮力により充填されている。
【００１９】
主体金具７の後端部には外筒８が延設されている。外筒８の上端開口部からはリード線２０が外部に引き出されるが、この上端開口部には、リード線２０を通過させる貫通孔を有するゴム製のシール部材１６が防水を図るために設けられている。シール部材１６は外筒８を介して径方向に加締められることにより固定されている。
【００２０】
シール部材１６の下方において検出素子２との間には、図２〜図４などにも示す様に絶縁性の樹脂で略筒状に形成されたセパレータ１４が設けられている。セパレータ１４は、請求項の「絶縁部材」に相当するものであり、一方からはリード線２０が挿入され他方からは金属端子１１が挿入される貫通孔１４ａを備えている。各リード線２０は、金属端子１１の一部に加締めにより結合されているがその加締部１１ａは金属端子１１の後端に一体に成形されたものであり貫通孔１４ａ内に収容されている。
【００２１】
セパレータ１４の貫通孔１４ａにおいて、検出素子２側には、金属端子１１を部分的に収容する収容部１４ｂが形成されている。即ち、収容部１４ｂは金属端子１１を挿入可能な孔（挿入孔）として形成されている。また収容部１４ｂは、検出素子２の電極２ｂよりも排気管から離れたところに位置しており、そして、その横断面の形状が、その内接円と外接円の大きさが異なる形状に形成されている。
【００２２】
金属端子１１は板状体からなり、その一部が、収容部１４ｂの内周面に沿うように曲げられた回転抑止部１１ｂとして形成されている。そして、この回転抑止部１１ｂがセパレータ１４の収容部１４ｂの内周に係合し、これにより、金属端子１１はセパレータ１４に固定されている。
【００２３】
収容部１４ｂには、検出素子２側から金属端子１１を挿入可能であるが、金属端子１１が挿入されると回転抑止部１１ｂが貫通孔１４ａ内部の段部１４ｃに係合するため、それにより、貫通孔１４ａ内部で金属端子１１の位置決めがなされる。また、収容部１４ｂの横断面は非円形（具体的には扇形状）とされているため、これにより、貫通孔１４ａ（つまり収容部１４ｂ）の中で金属端子１１が回転することが抑止される。
【００２４】
以上の様な構成をとる酸素センサ１において、金属端子１１は次の様にして検出素子２の電極２ｂに接続される。図５に示すように、金属端子１１を加締めてリード線２０と接続し（図５（ａ））、この状態で、金属端子１１をセパレータ１４に係合する（図５（ｂ））。そして、金属端子１１の先端を検出素子２の電極２ｂに接触させて（図５（ｃ））、その金属端子１１の先端を絶縁板１２で押さえつつ、検出素子２、金属端子１１および絶縁板１２を包囲するよう圧入リング１３を圧入する（図５（ｄ））。こうして金属端子１１は検出素子２の電極２ｂに固定される。
【００２５】
以上の様に本実施例の酸素センサ１において、セパレータ１４は、金属端子１１の回転抑止部１１ｂと係合する横断面が扇状の収容部１４ｂを有し、収容部１４ｂにて金属端子１１が回転しないよう支持している。そのため、図５に示したように、予めリード線２０に接続された金属端子１１をセパレータ１４で保持した状態で、金属端子１１と検出素子２の電極２ｂとの接続を確実、容易に図ることができ、金属端子１１が曲がってしまうということも防ぐことができる。
【００２６】
またセパレータ１４の収容部１４ｂは、検出素子２よりも排気管から離れた位置に設けられその位置で金属端子１１を保持するので、熱の影響を受けにくく、確実に金属端子１１を保持することができる。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様をとることができる。
【００２７】
例えば、本発明は酸素センサなどのガスセンサに限られるものではない。
また、上述したセパレータ１４や金属端子１１の材質、配置や形状等は上記実施例のものに限られず、設計の便宜上適宜変更しうることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例としての酸素センサを示す断面図である。
【図２】セパレータを検出素子側から示した図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】セパレータに金属端子を支持させた様子を示す説明図である。
【図５】金属端子を検出素子に接続する手順を示す説明図である。
【符号の説明】
１…酸素センサ
２…検出素子２ｂ…電極
１１…金属端子
１１ａ…加締部１１ｂ…回転抑止部
１２…絶縁板１３…圧入リング
１４…セパレータ
１４ａ…貫通孔１４ｂ…収容部
２０…リード線

Claims

検出素子と、
前記検出素子の電極に電気的に接続され、外部に引き出されるリード線と、
前記リード線と前記検出素子とを電気的に接続する導電性の接続部材と、
前記接続部材を保持することにより前記接続部材の絶縁を図る絶縁部材と、
を備えたセンサであって、
前記絶縁部材は、前記検出素子の電極よりも排気管から遠い位置にて前記接続部材を少なくとも部分的に収容する収容部を有し、
該収容部は前記接続部材を挿入可能で、且つ横断面の形状が、その内接円と外接円の大きさが異なる形状に形成されている挿入孔として形成され、
前記接続部材は前記収容部と係合することで前記接続部材の軸周りの回転を抑止するような回転抑止部を有し、
該回転抑止部は、板状体を前記収容部の内周面に沿うように曲げて形成され、前記収容部の内周に係合する事、
を特徴とするセンサ。
前記収容部は、その横断面が扇形に形成されている事、
を特徴とする請求項１記載のセンサ。
前記接続部材は、加締めにより前記リード線と圧着される加締部が一体に成形されてなる事、
を特徴とする請求項１又は２記載のセンサ。
前記接続部材は、当該接続部材および前記検出素子を包囲するように圧入された圧入リングからの力を受けて前記検出素子の電極に圧着されている事、
を特徴とする請求項１〜３の何れか記載のセンサ。