CN100510736C - 传感器 - Google Patents

Abstract

一种传感器，其具有：端子连接结构，长传感元件(21)通过相对运动被从其后端插入到金属端子构件保持器。金属端子构件(51)被弹性变形并被压靠在形成在传感元件的侧表面(26)上的对应电极端子(25)上。倒角(28)被形成在传感元件(21)的后缘。电极端子(25)的后端(25b)被从倒角(28)朝向元件(21)的前端偏置。平坦表面(26b)存在于电极端子(25)的后端(25b)与倒角(28)的前端(28a)之间。在元件(21)的插入过程中，在金属端子构件(51)经过倒角(28)时所产生的较大力没有被直接施加到电极端子(25)的后端(25b)，从而防止电极端子(25)毁坏。

Description

传感器

技术领域

本发明涉及一种具有传感元件的传感器，该传感元件用于探测测量目标，如用于探测废气或类似气体中某种成分浓度的气敏元件，例如氧传感器、NOx传感器、或者HC传感器，或者如用于探测气体温度的温度传感器。

背景技术

传统的传感器使用各种类型的传感元件(以下都称为元件)，如气敏传感器元件或者温度敏感元件，传感元件呈现沿纵向延伸的板状或者棒状形状。在这样的传感器(例如氧传感器)中，传感元件被固定在具有外螺纹部的管状金属壳(金属壳主体)的内部，以安装到例如发动机的废气排放管。传感元件的前端探测部从金属壳的前端伸出，而传感元件的后端部从金属壳的后端伸出。在传感器中，通常，包括用于输出探测输出的电极端子和用于给形成在元件上的加热器提供电源的电极端子的多个电极端子在元件的横向上(横向地)被以电绝缘空隙间隔的同时，被布置在元件的后端部的相对侧表面上。在某些情况下，为了在电极端子和延伸到传感器外部的对应引线之间建立电连接，连接到引线的对应远端的金属端子构件(金属端子或引线框)通过利用各自的弹性被压靠在对应的电极端子上，以致与电极端子相抵靠或接触(专利文献1和2)。金属端子构件被连接到对应于引线的远端的第一端，并且，例如以弯折形式(如，以U形形式)在第二端被弯曲，从而形成各个板簧。各U形部的一个腿用作连接部(以下，也称为电极连接部)，该连接部被压靠在对应的电极端子上。

在这种端子连接结构中，如图12A所示，与例如四个引线(未示出)的对应远端连接的金属端子构件51以在电绝缘的条件下互相分离的同时彼此面对的方式布置在由电绝缘材料形成的金属端子构件保持器(也称为分离器)71的内部。如图12B所示，传感元件21通过相对运动沿着其纵向从其后端27插入到互相面对的金属端子构件51之间。通过该过程，金属端子构件51被向外弹性变形，并被压靠在形成在元件21的侧表面上的对应电极端子25上。换句话说，元件21的插入抵抗金属端子构件51的弹性作用强制向外扩张面对的金属端子构件51之间的空间，并且面对的金属端子构件51将形成在元件21的侧表面上的对应电极端子25夹在其间，从而在电极端子25与对应的金属端子构件51之间建立电连接。在这种端子连接结构中，出于结构原因，金属端子构件51被布置在金属端子构件保持器71内，从而在连接之前(在元件21插入之前)，金属端子构件51被布置成在面对的金属端子构件51之间的间隙(空间的宽度)K小于传感元件21的厚度，或者为零。

在这种端子连接结构中，为了提高电连接的可靠性，金属端子构件51必须具有加强的弹性品质，以使得在连接条件下以强弹性力压靠对应的电极端子25。然而，金属端子构件51的加强弹性品质增大了插入元件21所需的力(挤入力)，并且在插入元件21时存在金属端子构件51发生不期望的变形的危险，结果连接可靠性恶化。该原因如下。金属端子构件51被形成为用于接收将被插入的元件21的面对的金属端子构件51的接收部朝向将被插入的元件21散开(在图中向下散开)，以致起接收导向的作用。因此，在开始插入元件21时，元件21的后端部27的边缘C敏锐地接触金属端子构件51的接收部的表面。例如，在面对的金属端子构件51之间的间隙K较小并且金属端子构件51具有加强弹性品质的情况下，对插入元件21的阻力(以下，也称作插入阻力)增大，潜在地导致金属端子构件51未能经平滑的弹性变形。

为了解决上述问题，减小元件的插入阻力是有效的。减小插入阻力的有效方法是适当地倒角(使成斜面或圆角)元件的后端边缘；即由元件的后端表面和元件的侧表面限定的边缘，其中，将被压靠在对应金属端子构件上的电极端子形成在该边缘上(专利文献1)。换句话说，如图13所示，倒角(倒角部)28被形成在元件21的后端27上。因而，在开始插入元件21时，元件21与金属端子构件51接触的部分不是后端27的直角边，而是倒角28，从而不仅在插入开始时而且在整个插入过程中减小对金属端子构件51的插入阻力。

【专利文献1】日本专利申请公报No.2001-188060

【专利文献2】日本专利申请公报No.2002-296223

依靠前述的元件21插入阻力的减小，即平滑插入的实现，插入具有形成在后端27上的倒角28的元件21防止了金属端子构件51的不期望的变形。然而，发现出现以下额外的问题。在某些情况下，将被插入的元件21的电极端子25被损坏；例如，擦伤或脱落。从试验和试验结果的分析，本发明人发现这种损坏的原因，如下面说明。

电极端子被如下形成在元件上：包含高熔点金属，如铂作为主要成分的金属糊通过印刷被涂覆到未烧结元件(陶瓷)的表面上，然后被涂覆的金属糊和未烧结元件被同时烧结。电极端子的厚度至多为几十μm薄。上述传统元件21的电极端子25的后端位于与倒角28的前端28a(位于朝元件的前端的一侧的倒角部的前端)的位置相同的位置处。在插入具有形成在后端27上的倒角28的元件21期间，元件21通过相对运动从插入开始在金属端子构件51上滑动，并且所产生的、直至金属端子构件51经过倒角28的相对大的力被直接施加到位于倒角28的前端(最外端)28a处的电极端子25的后端。由于电极端子25较薄，并且在金属端子构件51经过倒角28时所产生的相对大的力被直接施加到位于倒角28的前端28a处的电极端子25的后端，所以电极端子构件51直接作用于对应的电极端子25，从而从它们的后端沿朝前的方向刮掉电极端子25。因此，电极端子25易于损坏。当传感器(产品)在实际应用中使用时，端子连接结构中的电极端子的任何损坏使电连接的可靠性恶化。

发明内容

本发明是考虑到关于具有前述端子连接结构的传感器的上述问题完成的，并且本发明的一个目的是防止在将金属端子构件连接到对应电极端子的过程中出现的传感元件的电极端子的毁坏。

为了获得上述目的，在第一方面(1)，本发明提供一种传感器，其包括：传感元件，其包括形成在适于面对测量目标的前端部的探测部、后端部、形成在后端部的侧表面上的多个电极端子、以及设置在由后端面和由其上形成电极端子的侧表面限定的边缘上的倒角；多个金属端子构件，被弹性变形并被压靠在形成于传感元件的侧表面上的对应电极端子上，以接合所述传感元件；以及绝缘保持器，其将所述金属端子构件保持在其内，并围绕传感元件的后端部，其中，电极端子的后端与倒角的前端隔开，并且传感元件的平坦表面存在于电极端子的后端与倒角的前端之间，在平坦表面上沿传感元件的纵向测量的电极端子的后端与倒角的前端之间的距离大于沿纵向的倒角的前端与传感元件的后端面之间的距离。

在第二方面(2)，本发明提供一种根据上述(1)的传感器，其中，在平坦表面上沿传感元件的纵向测量的电极端子的后端与倒角的前端之间的距离大于等于0.5mm。

在第三方面(3)，本发明提供一种根据上述(1)-(2)任一的传感器，其中，金属端子构件包括朝对应电极端子凸出的凸起，该凸起压靠电极端子。

在第四方面(4)，本发明提供一种根据上述(1)-(3)任一的传感器，其中，各金属端子构件包括沿纵向延伸的支撑部、以及沿纵向从支撑部的前端向后延伸的弯折部；该弯折部包括与支撑部的前端连接的前端和位于前端之后并适于抵接支撑部的抵接部；以及金属端子构件被构造成：在接合传感元件之前的自由状态下，抵接部与对应支撑部分离，并且随着金属端子构件与传感元件的前端接合，使弯折部的前端向前移动超过位于朝传感元件的前端的侧上的倒角的前端，弯折部朝对应支撑部弹性变形，并且抵接部与对应支撑部抵接。

在其后端被倒角的传统元件插入时，当通过相对运动，元件接触金属端子构件之后，金属端子构件经过倒角时，元件的插入阻力(挤入力)处于最大。由于电极端子被设置成在电极端子的后端与倒角的前端之间没有任何间隙地与倒角相邻，当金属端子构件经过倒角时，电极端子的后端受到作用在对应电极端子(层)上的强力，以致擦伤或沿向前的方向从其后部刮掉电极端子。特别地，在这里，电极端子的后端是位于朝元件的后端的一侧的电极端子的一端，并且倒角的前端是位于朝元件的前端的一侧的倒角的一端。

相反，即使本发明中所使用的传感元件具有形成在由其后端面和其上形成电极端子的侧表面限定的边缘上的倒角(斜面或圆角)，该传感元件如下形成：电极端子被形成为电极端子的后端远离倒角的前端，二者之间保持间隙；而且，平坦表面存在于电极端子的后端与位于朝元件的前端的一侧的倒角的前端之间。因此，在元件插入过程中，当金属端子构件经过倒角时所产生的较大力不直接施加到电极端子的后端。具体地，这种由金属端子构件产生的较大力在金属端子构件到达电极端子的后端缘之前被缓解。在金属端子构件在平坦表面上滑动之后，插入阻力已经被大大减小了。因此，由金属端子构件施加到对应电极端子的力被减小至足以防止电极端子毁坏的低水平。换句话说，金属端子构件在小插入阻力下仅在对应电极端子上滑动，从而防止电极端子的毁坏。

如上述(2)中所说明的，上述平坦表面沿纵向的适当长度是0.5mm或更大。元件的插入阻力(挤入力)在金属端子构件经过朝传感元件的前端的倒角时达到最高，而随后极大减小。这样，在倒角和电极端子的后端之间的平坦表面的存在已足够，但是为了确保缓解在电极端子上的插入应力的足够效果，平坦表面的纵向长度优选为0.5mm或更大，更优选1mm或更大。另一方面，进一步考虑到元件尺寸(长度)减小的需要，平坦表面的纵向长度的优选上限可设置为5mm。

优选地，如上述(1)中所说明的，上述平坦表面的前端与后端之间的纵向长度比倒角的前端与传感元件的后端面之间的纵向距离长。通过采用平坦表面的前端与后端之间的这种长度，当金属端子构件在平坦表面上滑动时，插入阻力可进一步有效地减小。

优选地，如上述(3)中所说明的，金属端子构件进一步包括朝对应电极端子凸出并压靠电极端子的凸起(凸出)。在元件被插入其中的端子连接结构中，如此形成的凸起局部地或以集中的方式抵接对应的电极端子，并因此处于一种咬合状态。因此，接触面压力被增大，从而提高电连接的稳定性或可靠性。在传统元件与均具有形成在其上的凸起的金属端子构件结合的情况下，当凸起经过倒角部时，插入阻力由于该凸起进一步增大，因此进一步增大了电极端子毁坏的危险。相反，由于设置在电极端子和倒角之间的平坦表面的存在，本发明不存在这种危险，并且可以增强电连接的可靠性。

优选地，如上述(4)中所说明的，金属端子构件被构造成在完成与传感元件的接合之前的自由状态下，抵接部被从对应的支撑部分离，并且被构造成当金属端子构件被从传感元件的后端朝向传感元件的前端移动时，弯折部被朝对应的支撑部弹性变形，并且抵接部与对应的支撑部抵接。

如上所述，本发明的各金属端子构件被构造成金属端子构件压传感元件侧表面的力在弯折部的抵接部抵接支撑部的情况和抵接部从支撑部分离的情况之间不同。更具体地，各金属端子构件被构造成在金属端子构件压传感元件侧表面的力的方面，在弯折部的抵接部抵接支撑部的同时弯折部的前端被连接到具有连接部的支撑部的前端的双重支撑条件(两点支撑条件)优于在弯折部的抵接部保持从支撑部分离的同时弯折部的前端被连接到支撑部的单一支撑条件(一点支撑条件)。因此，在金属端子构件与传感元件接合的前半段，弯折部处于各自支撑部仅在其前端支撑弯折部的一点支撑条件，从而金属端子构件被以相对小的力压靠在传感元件的对应电极端子上，因此，有效地抑制传感元件的毁坏，否则可能由金属端子构件所施加的力导致传感元件的毁坏。在接合完成之后，弯折部处于各自支撑部在两点支撑弯折部的两点支撑条件，从而弯折部通过自身的弹性变形施加到传感元件的力大于在一点支撑条件下的力，因此在金属端子构件和传感元件的对应电极端子之间建立良好、牢固的连接。

在本实施例中，金属端子构件被预先形成，在金属端子构件与传感元件接合过程中，在弯折部的前端被向前移动超过倒角的前端之后，弯折部被朝对应支撑部弹性地变形，并且抵接部抵接对应的支撑部。因而，在金属端子构件与传感元件接合时，在被各自支撑部在两点支撑的同时，弯折部经过倒角到达倒角的前侧移动的距离可被缩短。因此，根据本发明，在传感元件和可被牢固地连接到传感元件从而弯折部被对应支撑部在两点支撑的金属端子构件的接合过程中，可在实现将倒角形成在传感元件上的前述有益效果的同时抑制传感元件的电极端子毁坏。

附图说明

图1是根据本发明的传感器的一个实施例的纵向截面图及该传感器的要部放大图。

图2示出在元件的中间部分被省略的情况下元件的放大图，其中，图2A是侧视图，图2B是图2A的左视图，图2C是图2A的右视图。

图3是金属端子构件的放大图。

图4是金属端子构件的放大图。

图5是沿图1的A-A线所截取的放大截面图。

图6是设置了金属端子构件的金属端子构件保持器的前端的放大图。

图7是金属端子构件保持器的剖视图，示出了在金属端子构件被拆除的情况下图5的状态。

图8是金属端子构件保持器的前端的放大透视图。

图9是图解图1的传感器组件的纵向截面图及该传感器的要部放大图。

图10A是用于图解元件插入的放大图。图10B是用于图解插入之后元件的放大图。

图11是另一实施例的要部放大图。

图12A是图解在传统端子连接结构中元件的插入图。图12B是图解在传统端子连接结构中插入之后元件的图。

图13是图解具有形成在后端的倒角的元件的插入图。

附图标记说明：

在图中用于区分不同结构特征的附图标记包括如下。

1：传感器

21：传感元件

21a：探测部

23：元件的后端部

25：元件的电极端子

25b：电极端子的后端

26：元件的侧表面

26b：元件的平坦表面

27：元件的后端

28：倒角

28a：倒角的前端

51：多个金属端子构件

55：支撑部

57：弯曲部(弯折部)

58：端部(抵接部)

57b：凸起

71：金属端子构件保持器

S1、S2：沿元件的纵向在电极端子的后端与倒角的前端之间的尺寸

具体实施方式

以下将参照附图详细说明本发明。然而，对本发明的解释不限于此。

在本方法下，本发明体现为用于探测废气中的氧浓度的全范围空气/燃料比传感器。因此，首先将详细说明该传感器的构造。

在图中，附图标记1表示全范围空气/燃料比传感器。传感元件21被密封地固定在管状金属壳主体11(以下，也称作壳体11)的内部。传感元件21主要由陶瓷形成，具有矩形截面的伸长的板状形状，并且包括位于其前端部(图中的下部)、将朝向测量目标的探测部(未示出)21a。金属壳体11被形成为分段圆筒状，从而其内径沿向上的方向同心地增加。外螺纹12被形成在金属壳体11的外周面的下端部，并用于将壳体11固定到发动机的排气管。用于密封地固定传感器21的固定装置被布置在壳体11的内部和传感元件21的外部。固定装置被如下构造：管状构件30被装配到壳体11内，从而其内缘靠在壳体11的内部、下段部；并且由氧化铝形成的支持架31、滑石32、以及密封材料(本实施例中的滑石)33被从下到上布置在管状构件30的内缘上。套筒35被布置在密封材料33上。薄壁弯边圆筒部16与位于壳体11的后端部的圆筒部15一体被向内弯曲并朝前压，以通过环形垫圈36压内部密封材料32和33等，从而将元件21密封地固定在金属壳体11的内部。从轴线G的方向看其形状与元件21的截面形状对应的矩形孔被形成在沿径向向内中心处的套筒35等中，并用于将传感元件21同轴地固定在壳体11内。

如此固定元件21，即：探测部21a所在的前端部(图1中的下端部)从壳体11的前端伸出预定量(长度)，并且后端部从套筒35的后端伸出预定量(长度)。在本实施例中，其中形成有多个孔并具有双重结构的保护器(保护盖)18被固定到壳体11的前端，以包围从壳体11的前端伸出的元件21的前端部(探测部21a)。径向向外凸出的大直径部19被形成在壳体11相对于轴线G的方向位于中间的部分上。大直径部19是多角形部分，装配用于转动壳体11的外螺纹12的工具，以将传感器1连接到排气管(未示出)上。密封垫圈20被附加到多角部分的下表面。

接着，将详细说明被如上所述固定在壳体11内的元件21。如图2A-2C所示，本实施例中所使用的元件21中，三个或者两个电极端子25被并排地形成在从套筒35伸出的后端部23的侧表面(以下，也称作表面)26的一个上，该侧表面是宽表面。由于用作全范围空气/燃料比传感器的元件21是常规已知的一种，省略对其内部结构等的详细说明，以下仅说明其示意性构造。首先，元件21由元件部和加热部单块烧结而成。元件部被构造成通过其内形成有测量腔的间隔件层叠氧泵元件和氧浓差电池元件。氧泵元件被构造成一对电极被形成在固体电解质层上，氧浓差电池元件被构造成一对电极被形成在固体电解质层上。加热部被构造成加热电阻器被夹在电绝缘层之间。形成在一个表面26上的三个电极端子25被连接到元件部的对应电极(一个电极端子25被共同连接到氧浓差电池元件的电极和面对测量腔的氧泵元件的电极)。形成在另一表面26上的两个电极端子25被连接到加热电阻器的对应相反端。各电极端子25呈现沿元件21的纵向延伸的窄长矩形。通过同时烧结元件21的未烧结元件和通过印刷未烧结元件而涂覆的金属糊来形成电极端子25。电极端子25厚度为10mm-30mm，并且均呈现略微凸起层形式。

例如45度斜面的倒角28被形成在由后端面27和其上形成电极端子25的各宽表面26限定的元件21的边缘上。倒角28是C0.1(mm)-C0.5(mm)。术语“C0.1-C0.5”意味着由倒角所切的两个平面的切割长度分别是0.1mm-0.5mm。电极端子25的后端25b被置于沿元件21的纵向朝元件21的前端从位于朝元件21的前端的一侧的倒角28的端部28a偏置尺寸S1(例如1.1mm)或者尺寸S2(例如2.0mm)。尺寸S1和尺寸S2比在元件21的后端面27与倒角28的端部28a之间的沿纵向的尺寸长。因此，在本实施例中，沿相对较长距离延伸的平坦表面26b存在于电极端子25的后端25b与位于朝元件21的前端的一侧的倒角28的前端28a之间。通过将下半部组件101和由其他部件形成的上半部组件102接合来制造本实施例的传感器1(参见图9)，其中，在下半部组件101中，上述元件21被固定在壳体11中。

尽管未详细图解，五条导线61从传感器1位于图中上端的后端伸出到传感器1的外部。金属端子构件51被弯边到位于传感器1内的导线61的远端的对应芯线。金属端子构件51被布置在管状金属端子构件保持器71中，以依靠它们自身的弹性夹持元件21的后端部23。管状金属端子构件保持器71被布置在壳体11内，并由电绝缘材料形成。金属端子构件51被电连接到插入金属端子构件保持器71的元件21的对应电极端子25。以下将详细说明金属端子构件51和金属端子构件保持器71。其内布置金属端子构件51的金属端子保持器71被如下所述地布置在外管81的内部并用作保护套，该外管被固定到壳体11。金属端子构件保持器71的外部成形法兰73被搁在被固定在外管81的内部的支撑环80上。弹性密封材料(橡胶)85被布置在金属端子构件保持器71的上端上，从而弹性密封材料85的前端面抵接金属端子构件保持器71的上端，其中，导线61穿过该弹性密封材料85延伸。通过以直径减小的方式压缩位于外管81的上端部的小直径管部83，弹性密封材料85密封传感器1的后端部，并被固定在外管81中。

接着，将参考图1-图6详细说明金属端子构件51。本实施例使用五个金属端子构件51，以与导线61对应。金属端子构件51具有相同的基本构造。然而，在本实施例中，较宽材料被用于形成与形成在元件21的一个侧表面26(图2C所示)上的对应的两个电极端子25相连的金属端子构件51，而较窄材料被用于形成与形成在另一侧表面26(图2B所示)上的对应的三个电极端子25相连的金属端子构件51。在本实施例中，在将被压靠在图5中左侧所示的对应的三个电极端子25的金属端子构件51之中，仅中央的金属端子构件51呈现图4所示的形状。其他金属端子构件呈现图3所示的形状。

具体地，通过由具有弹性的金属(例如不锈钢)片形成具有预定形状的坯料并通过将该坯料压制成预定形状获得图3所示的金属端子构件51。在将导线连接部52弯边到导线61的远端(芯线的一部分)之后，金属端子构件51的一部分被如下所述地形成。支撑部55从导线连接部52的前端向下基本直地延伸。从支撑部55的前端延伸的部分在支撑部55的前端以弯折的形式朝元件21和对应的电极端子25弯曲，并被弯曲成朝元件21弓形凸出的弯曲部57。弯曲部57的弯折端部58抵接支撑部55的中间部，从而被支撑部55支撑。在金属端子构件51中，弯曲部57的中间部作为将压靠元件21的对应电极端子25的部分(电极连接部)，并形成为凸起57b，该凸起57b为V形并且朝向对应电极端子25凸出。侧移阻止弹簧59a被形成在支撑部55的一侧，以防止金属端子构件51在金属电极构件保持器71内侧向移位。定位钩59b被形成在支撑部55的前端的一侧。

在图4所示的金属端子构件51的情况下，在导线连接部52被弯边至导线61的远端(芯线的一部分)之后的部分被如下所述地形成。中间部53从导线连接部52的前端向下基本直地延伸。支撑部55从中间部53以下述方式延伸：支撑部55的大约1/4朝在中间部53的前端处的元件21的对面侧弓形弯曲到54，并且其余部分向下基本直地延伸。从支撑部55的前端延伸的部分在支撑部55的前端以弯折的形式朝向元件21和对应的电极端子25被弯曲，并被弯曲成朝向元件21弓形凸出的弯曲部57。弯曲部57的弯折端部58抵接支撑部55，从而被支撑部55支撑。弯曲部57的中间部作为被压靠在元件21的对应电极端子25的部分(电极连接部)，并被形成凸起57b，该凸起57b为V形并且朝向对应电极端子25凸出。在图4的金属端子构件51中，金属端子构件保持器71从其两侧支撑支撑部55，从而经受侧滑的部分几乎不存在。因此，不需要图3所示的侧移阻止弹簧59a。然而，定位钩59b被形成在支撑部55的前端的对面侧。

特别地，在图3和图4所示的金属端子构件51中，弯曲部57和端部58分别对应“弯折部”和“抵接部”。

如图1所示，在如此形成的金属端子构件51被结合在传感器1中的条件下，作为互相面对的金属端子构件51的电极连接部的弯曲部57依靠它们的弹性将元件21的后端部23夹持在其间，并且金属端子构件51的凸起57b被压靠在对应电极端子25上，从而金属端子构件51与对应电极端子25电连接。在金属端子构件51被结合在传感器1中并且被压靠在元件21的对应电极端子25上以电连接的条件下，凸起57b被向外压，所以弯曲部57在金属端子构件保持器71中被以压缩的方式在侧向上弹性变形。然而，如图9中的上部图所示，在装配之前；即，在元件21插入之前(当金属端子构件处于自由条件下)，右、左金属端子构件51的弯曲部57向内凸出相当程度，即面对的凸起57b互相压靠。在自由条件下的各金属端子构件51中，由于弯曲部57未弹性变形，位于弯曲部57的后端部的端部58从支撑部55分离。弯曲部57处于其前端与支撑部55的前端结合为一体的一点支撑条件。尽管以下将给出详细说明，当元件21被从其后端27插入互相面对的右、左金属端子构件51的向内凸出的弯曲部57之间时，该弯曲部57被布置在金属端子构件保持器71内，被插入的元件21使金属端子构件51的互相面对的弯曲部57弹性变形，以致向外伸展。这又在金属端子构件51和元件21的对应电极端子25之间建立电连接。

在详细说明其内布置有上述金属端子构件51的金属端子构件保持器71和在其内金属端子构件51的布置条件之前，将详细说明金属端子构件保持器71的结构、形状等。在本实施例中，金属端子构件保持器71由氧化铝形成并呈现圆筒状。金属端子构件保持器71具有形成在其外表面的上述法兰73。如图7所示，元件插入孔72和金属端子构件插入槽75a-75e被形成在金属端子构件保持器71中的横截面的中央，沿着传感器1的轴线G延伸。元件21可沿着其纵向被插入到元件插入孔72。金属端子构件51被插入到对应的金属端子构件插入槽75a-75e，并被布置在元件插入孔72的左、右。三个金属端子构件插入槽75a-75c被设置在一侧(图7中的左侧)，两个金属端子构件插入槽75d-75e被设置在另一侧。金属端子构件插入槽75a-75e沿着轴向、使弯曲部57面向内(朝向轴线的一侧)地容纳对应的金属端子构件51。沿轴线G延伸的绝缘隔离墙(绝缘肋)76被形成在槽75a-75c之间，所以，在其间建立电绝缘的同时布置金属端子构件51。沿轴线延伸的绝缘隔离墙(绝缘肋)77被形成在槽75d和75e之间，所以在其间建立电绝缘的同时布置金属端子构件51。在横截面(图7)上测量的在互相面对的隔离墙76和77的端表面之间的尺寸L1被设置为比元件21的厚度T稍大。沿轴线G延伸并具有梯形横截面的长凸起78被形成在元件插入孔72对应于元件21的厚度的区域。互相面对的长凸起78之间的尺寸L2被设置为比元件21的宽度W稍大。金属端子构件插入槽与长凸起78的侧部对应的部分被形成为各自的凹部79，金属端子构件51的对应侧移阻止弹簧59a被装配在该凹部79中。接合凹部74b以槽口样式形成在金属端子构件保持器71的前端面74上(见图8)。形成在金属端子构件51的前端部的钩子59b被安装到对应的接合凹部74b。

其导线连接部52被弯边到导线61的对应远端的金属端子构件51被从保持器71的后端(图1中的上端)向前插入到金属端子构件保持器71的对应金属端子构件插入槽75a-75c中。位于金属端子构件51的前端的钩子59b被安装到形成在保持器71的前端74处的对应接合凹部74b中。然后，导线61被向后拉。通过该过程，金属端子构件51在其间建立电绝缘的同时，被布置在金属端子构件保持器71中的适当位置。在该阶段(在金属端子构件51处于自由条件下时)，右、左金属端子构件51的弯曲部57向内凸出，从而在右、左金属端子构件51的互相面对的、向内凸出的弯曲部57之间的缝隙比元件21的厚度小，即相互面对的弯曲部57互相压靠(见图9)。被连接到金属端子构件51的导线61预先通过未被压缩的弹性密封材料(橡胶)85，并且弹性密封材料85被置于金属端子构件保持器71的上端上。支撑环80被从保持器71的前端外部装配到金属端子构件保持器71，从而支撑环80抵靠法兰73。外管81被从图中的上方外部装配到该组件。外管81的中间部被挤压，以挤压位于外管81内部的支撑环80的外部，由此金属端子构件保持器71被安装在外管81上，从而其向前的运动被限制。

包括金属端子构件保持器71、金属端子构件51、外管81等的上半部组件102被如此获得。随后，如图9所示，该半部组件102和前述的下半部组件101被同轴布置。从下半部组件101伸出的元件21的后端部23通过相对运动被插入到金属端子构件保持器71中的互相面对的金属端子构件51之间，该金属端子构件保持器71在金属端子构件51之间建立电绝缘同时，在其内保持多个金属端子构件51。此时，金属端子构件51被布置在金属端子构件保持器71中的适当位置，从而，在自由条件下(元件插入之前)，比元件21的厚度小的缝隙存在于向内凸出的、互相面对的弯曲部57之间，即互相面对的弯曲部57互相压靠。然而，互相面对的弯曲部57沿向前的方向散开，从而用作元件21的后端27插入开始的插入引导。当元件21的后端部23被插入到被布置在金属端子构件保持器71内的金属端子构件51的互相面对的弯曲部57之间时，金属端子构件51的互相面对的弯曲部57被弹性变形，以至被向外伸展，并且被压靠且连接到形成在传感器元件21的侧表面上的对应电极端子25。元件21的插入导致金属端子构件51的弯曲部57弹性变形，从而其端部58抵接对应的支撑部55。在完成金属端子构件51与元件21的接合之后，金属端子构件51的弯曲部57处于弯曲部57被各自支撑部55以两点支撑的两点支撑条件下，从而弯曲部57可被牢固地压靠在元件21的对应电极端子25上，因此建立稳定的连接条件。

插入之后，外管81的前端被外部装配到位于金属壳体11的后端部的圆筒部15。大直径管部82的前端部靠着金属壳体11的圆筒部15被径向向内弯边。外管81的围绕弹性密封材料85的部分被径向向内弯边，由此弹性密封材料85被压缩变形并被安装到外管81上。此时，金属端子构件保持器71被保持在弹性密封材料85和支撑环80之间，从而被保持在外管81中。接着，在大直径管部82的前端部和金属壳体11的圆筒部15被一起弯边的弯边部上进行全弧激光焊(full-arc laser welding)从而生产出图1的传感器。

如先前所述，在将被插入的元件21中，倒角28被形成在由后端面27和其上形成电极端子25的各侧表面26限定的边缘上；位于朝向元件21的后端的一侧上的电极端子25的后端25b从倒角28朝元件21的前端偏置；以及平坦表面26b存在于电极端子25的后端25b与位于朝向元件21的前端的一侧上的各倒角28的前端28a之间。同时，一旦插入元件21的后端部23时，如图10A所示，当各倒角28碰撞金属端子构件51的弯曲部57时，插入阻力增大，然后金属端子构件51的弯曲部57通过倒角28。与插入阻力增大相关产生的强力被直接施加到倒角28的前端28a。然而，在本实施例中，由于电极端子25的后端25b没有暴露在倒角28的前端28a，主要的强力不被直接施加到电极端子25的后端25b。换句话说，来自金属端子构件51的力在已经经过倒角28的金属端子构件51到达元件21的平坦表面26b之后；即，在插入阻力已经大大降低之后，被施加到电极端子25上。由于力被大大降低，可防止电极端子25的毁坏或脱落。

即使本实施例使用强弹性的金属端子构件，也可防止电极端子25的毁坏，从而获得具有高可靠电连接的端子连接结构。在本实施例中，凸起57b被形成在金属端子构件51与对应电极端子25相接触的部分。因此，在元件21被插入从而将金属端子构件51连接到对应电极端子25的端子连接结构中，如此形成的凸起57b局部地或以集中方式抵接元件21的对应电极端子25。因而，接触面压力被增大，从而增强了电连接的稳定性或可靠性。

此外，在本实施例中，倒角尺寸以及金属端子构件的形状和尺寸可被适当调整为，在通过使金属端子构件51从元件21的后端朝元件21的前端移动来使金属端子构件51与元件21接合的过程中，弯曲部57的端部58不与对应支撑部55接触，直至金属端子构件51的弯曲部57的前端向前移动超过元件21的倒角28的前端。如图10A-10B所示，金属端子构件51被构造成，在弯曲部57的前端向前移动超过元件21的倒角28的前端之后，弯曲部57的端部58抵接对应的支撑部55，从而金属端子构件51在弯曲部57均被对应支撑部55在两点支撑的条件下与元件21接合。依靠如此构造的金属端子构件51，在金属端子构件51与元件21的接合中，弯曲部57在被各自支撑部55以两点支撑的同时，在通过倒角并超过时在元件21上移动的距离可被缩短。因此，在元件21与可被牢固连接到元件21从而弯曲部57均被对应支撑部55以两点支撑的金属端子构件51的接合过程中，在实现在元件21上形成倒角28的前述效果的同时，可防止元件21的电极端子25的毁坏。

在上述的实施例中，C0.1-C0.5的倒角被形成在由后端面27和其上形成电极端子25的各表面26限定的元件21的边缘上。然而，倒角尺寸可被适当修改，而只要利于插入。此外，倒角不必为45度倒角。可采用适当角度的斜面倒角。代替斜面型倒角，也可采用弓形倒角。

在上述实施例中，元件21的电极端子25被形成为两个电极端子25被设置在一个侧表面上，而三个电极端子25被设置在另一侧表面上。不必说，本发明可具体体现为不受电极端子25数目的约束。在提及其中被布置在元件的相对侧的金属端子构件从两侧(在侧表面处)夹持元件的结构时说明上述实施例。然而，本发明不限于此。例如，电极端子可被仅形成在元件的一侧表面上。

在上述的实施例中，与电极端子25相接触的各金属端子构件51的一部分被形成为凸起57b。然而，凸起57b也可被省略。换句话说，可适当修改金属端子构件的形状或结构。在上述各金属端子构件中，从与导线连接的端部向前延伸的部分被向内(朝向元件侧)弯折，从而在朝向元件的一侧提供自由端，并且与电极端子相接触的部分被作为自由端设置在相同的向内侧。然而，各金属端子构件51可被形成为如图11所示；即，弯曲部57的前端部被向外弯折，从而自由端被设置在元件21的相对侧。图11对应于图9所示的放大图。由于金属端子构件51的形状被修改，金属端子构件保持器71的设计也因此被修改。然而，基本上不包括改变，从而相似的部分由相似的附图标记表示，并且没有提供进一步说明。无论如何，金属端子构件不限于此，并且在使用具有适当形状的金属端子构件的同时，可体现本发明。即，本发明可被广泛地用于具有端子连接结构的传感器，在该端子连接结构中，通过相对运动将传感元件从其后端沿着其纵向插入该端子连接结构中，金属端子构件被弹性变形并被压靠在形成在传感元件的侧表面上的对应电极端子上，由此被连接到电极端子。

此外，没有对金属端子构件保持器的结构和形状加以特殊的限制，该金属端子构件保持器由电绝缘材料形成，并在其内保持金属端子构件，以在金属端子构件之间建立电绝缘。可适当修改金属端子构件保持器的结构和形状。在不偏离本发明的精神或范围下，可对本发明的传感器在结构和配置方面做适当修改。

本发明具体体现为全范围空气/燃料比传感器。然而，本发明可具体体现为其他类型的传感器(例如氧传感器、NOx传感器、以及温度传感器)，而只要使用与本发明的端子连接结构相似的端子连接结构。

本申请基于2005年3月22日提交的日本专利申请No.2005-82639，其内容通过引用被全部包含于此。

Claims (4)

1.一种传感器，其包括：

传感元件，其包括形成在适于面对测量目标的前端部的探测部、后端部、形成在所述后端部的侧表面上的多个电极端子、以及设置在由后端面和其上形成所述电极端子的所述侧表面限定的边缘上的倒角；

多个金属端子构件，其被弹性变形并被压靠在形成于所述传感元件的所述侧表面上的对应电极端子上，以接合所述传感元件；以及

绝缘保持器，其将所述金属端子构件保持在其内，并围绕所述传感元件的所述后端部，

其中，所述电极端子的后端与所述倒角的前端隔开，并且所述传感元件的平坦表面存在于所述电极端子的所述后端与所述倒角的所述前端之间，

在所述平坦表面上沿所述传感元件的所述纵向测量的所述电极端子的所述后端与所述倒角的所述前端之间的距离大于沿所述纵向的所述倒角的所述前端与所述传感元件的所述后端面之间的距离。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，在所述平坦表面上沿所述传感元件的纵向测量的所述电极端子的所述后端与所述倒角的所述前端之间的距离大于等于0.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，所述金属端子构件包括朝对应电极端子凸出的凸起，所述凸起压靠所述电极端子。

4.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，各所述金属端子构件包括沿所述纵向延伸的支撑部、以及沿所述纵向从所述支撑部的前端向后延伸的弯折部；所述弯折部包括与所述支撑部的所述前端连接的前端和位于所述前端之后并适于抵接所述支撑部的抵接部；以及所述金属端子构件被构造成：在接合所述传感元件之前的自由状态下，所述抵接部与所述对应支撑部分离，并且随着所述金属端子构件与所述传感元件的所述前端接合，使所述弯折部的所述前端向前移动超过位于朝所述传感元件的所述前端的所述侧上的所述倒角的所述前端，所述弯折部朝对应支撑部弹性变形，并且所述抵接部与所述对应支撑部抵接。

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