CN106662546B - 气体传感器 - Google Patents

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Abstract

气体传感器(1)具备传感器元件(2)、接触于传感器元件(2)的电极(21A、21B)的多个电极弹簧(3)、保持多个电极弹簧(3)的绝缘体(4)、以及连接于各电极弹簧(3)的多个导线(5)。各电极弹簧(3)具有保持于绝缘体(4)的保持部(31)，以及从保持部(31)沿纵长方向(L)朝向传感器元件(2)的前端侧倾斜地弯折，并以弹性变形的状态接触于电极(21A、21B)的接触部(32)。各电极弹簧(3)还在接触部(32)与保持部(31)之间具有弯折部(33)。该弯折部(33)构成接触部(32)的基端，沿纵长方向(L)朝向气体传感器(1)的基端侧。由此，能够缩短传感器元件的纵长方向的长度，电极弹簧的耐热性提高。

Description

气体传感器
技术领域
本发明涉及具有电极弹簧与传感器元件的电极接触的构造的气体传感器。
背景技术
在对被测量气体中的规定气体成分的浓度进行测量的气体传感器中，将在固体电解质体上设置一对电极而构成的传感器元件的前端配置于被测量气体所流经的配管内，并从传感器元件的基端延伸出连接于电极的导线。另外，利用弹力使弹簧(以下，也称作电极弹簧)与传感器元件的电极接触，导线经由电极弹簧连接于电极。
例如，在日本特开2001－188060号公报中，公开了使配设于绝缘子的端子收纳孔的多个金属端子与设于传感器元件的基端部的端子电极接触的构造的气体传感器。另外，金属端子由接触于绝缘子的第1部分、和从该第1部分倾斜地弯折而接触于端子电极的第2部分构成。第2部分被赋予弹力，进而接触于端子电极。
发明内容
发明要解决的课题
然而，关于日本特开2001－188060号公报的气体传感器中的金属端子，金属端子的接触于端子电极的第2部分与金属端子的接触于绝缘子的第1部分之间的弯折部朝向传感器元件的前端方向，且接触于端子电极的金属端子的接触部分位于传感器元件的基端方向。而且，传感器元件需要在气体传感器的纵长方向上位于比接触部分靠气体传感器的前端侧的位置，不能在此程度以上地缩短传感器元件。另外，在日本特开2001－188060号公报中，决定金属端子的弹簧特性的弯折部在气体传感器中位于成为高温侧的前端侧。因此，对金属端子的耐热来说较为不利，金属端子的耐热性降低。
本发明鉴于该背景而完成。本发明的目的在于，提供一种能够缩短传感器元件的长度、并能够使电极弹簧的耐热性提高的气体传感器。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式为一种气体传感器中的电极弹簧的配设构造，其特征在于，具备：传感器元件；多个电极，设置于该传感器元件的纵长方向的基端；多个电极弹簧，分别与该多个电极接触；绝缘体，保持该多个电极弹簧；以及多个导线，分别与上述多个电极弹簧连接，并且沿着上述纵长方向从电极弹簧的基端向外侧延伸，上述各电极弹簧具有保持于上述绝缘体的保持部、以弹性变形的状态与上述电极接触的接触部、以及形成在上述接触部与上述保持部之间的弯折部，接触部从上述保持部经由弯折部朝向传感器元件的前端相对于上述纵长方向倾斜地延伸，上述弯折部位于该接触部的基端。
发明效果
上述气体传感器在气体传感器中的配置电极弹簧的朝向方面具有特征。
具体而言，各电极弹簧的弯折部设于接触部的基端，且朝向传感器元件的纵长方向的基端侧。由此，接触部中的接触于电极的部分相对于弯折部来说位于纵长方向上的前端侧，能够缩短从传感器元件的纵长方向的前端至接触部中的接触于电极的部分的长度。因此，能够缩短传感器元件的长度。
另外，由于影响弹簧特性的弯折部在气体传感器中朝向成为低温侧的基端侧，因此弯折部难以被加热到高温，能够使电极弹簧的耐热性提高。
因此，根据上述气体传感器，能够缩短传感器元件的长度，并能够使电极弹簧的耐热性提高。
附图说明
图1是表示实施例所涉及的气体传感器的一部分的剖面说明图。
图2是表示实施例所涉及的气体传感器的剖面说明图。
图3是用与传感器元件的纵长方向正交的剖面表示实施例所涉及的传感器元件中的各电极与各电极弹簧接触的状态的说明图。
图4是表示实施例所涉及的电极弹簧的立体图。
具体实施方式
对上述气体传感器中的优选的实施方式进行说明。
(实施例)
如图1所示，本例的气体传感器1具备传感器元件2、多个电极弹簧3、绝缘体4、多个导线5。传感器元件2具有规定的长度。以下，在图1、2中，将气体传感器1的下侧称作前端侧或前端部，将上侧称作基端侧或基端部。同样，将传感器元件2的下侧称作前端部，将上侧称作基端部。多个电极21A、21B设于传感器元件2的纵长方向L(即，气体传感器1的长度方向)上的基端部。各电极弹簧3分别接触于各电极21A、21B。绝缘体4还作为支撑部件发挥功能，由具有电绝缘性的部件构成，并对多个电极弹簧3进行保持。各导线5分别连接于对应的电极弹簧3，并从各电极弹簧3沿纵长方向L向后方引出。
各电极弹簧3具有：保持部31，保持于绝缘体4；以及接触部32，从保持部31弯折，沿纵长方向L朝向气体传感器1的前端侧延伸，并且以弹性变形的状态接触于电极21A、21B。而且，各电极弹簧3具有接触部32与保持部31之间的弯折部33。该弯折部33配置于接触部32的基端侧，并朝向纵长方向L的气体传感器1的基端侧。
以下，参照图1～图4详细说明本例的气体传感器1。
气体传感器1配设于内燃机的排气管内，为了对流经排气管内的废气中的特定气体的浓度进行测量而使用。本例的传感器元件2由具有氧离子导电性的板状的固体电解质体、和层叠于固体电解质体的绝缘体及加热器构成。在固体电解质体的一个表面与绝缘体之间形成有导入被测量气体(废气)的被测量气体空间，在固体电解质体的另一个表面与加热器之间形成有导入基准气体的基准气体空间。此外，图1示意地示出电极21A、21B。
如图1所示，绝缘体4由保持传感器元件2的第1绝缘体4A、以及在第1绝缘体4A的基端侧保持电极弹簧3的第2绝缘体4B的组件(Assembly)构成。传感器元件2在设于第1绝缘体4A的中心部的插通孔41内被第1绝缘体4A保持。传感器元件2的前端部分以从第1绝缘体4A突出而暴露于被测量气体的方式构成。电极弹簧3的后述的第1部件3A的保持部31以及第2部件3B保持于设于第2绝缘体4B的中心部的配置孔42的内周面。第1绝缘体4A与第2绝缘体4B相互接触，以凹凸形状嵌合。
如图2所示，第1绝缘体4A由壳体61保持，在壳体61安装有罩62。罩62将传感器元件2从第1绝缘体4A以及壳体61突出的前端部进行覆盖。
如图3所示，传感器元件2中的电极21A、21B由从固体电解质体的表面向纵长方向L的基端侧引出的一对传感器电极21A、以及从配置于加热器的内部的发热体引出的一对加热器用电极21B构成。传感器电极21A与设于固体电解质体的纵长方向L的前端侧而与被测量气体以及基准气体接触的、设于固体电解质体的测量电极相连。加热器用电极21B与配置于与测量电极对置的位置的加热器的发热体相连。
一对传感器电极21A在传感器元件2的对置的两个主面的一个面上沿与纵长方向L正交的方向排列地配置，一对加热器用电极21B在传感器元件2的另一侧的面上沿与纵长方向L正交的方向排列地配置。
在一对传感器电极21A以及一对加热器用电极21B上分别连接有电极弹簧3以及导线5。一对传感器电极21A能够设为用于进行氧浓度的测量、A/F(空燃比)的测量、规定气体成分浓度的测量等的电极。传感器电极21A也可以根据用途而设有两组以上。
如图4所示，电极弹簧3由板簧构成，并由第1部件3A与第2部件3B构成。第1部件3A通过将板材在其主面上弯折成大致U字状而形成。第1部件3A构成接触部32以及保持部31。第2部件3B与第1部件3A的构成保持部31的部分重叠地配置。第2部件3B中的纵长方向L的基端部从第1部件3A的保持部31向气体传感器1的基端侧突出，该基端部具有供导线5连接的连接部36。换言之，连接部36构成了电极弹簧3的基端。第1部件3A的保持部31与第2部件3B被相互焊接而一体化。第1部件3A由弹簧材料构成，第2部件3B由能够焊接于第1部件3A的钢材构成。
若欲将一个部件弯折而形成电极弹簧3的整体，则在构成保持部31的部分的前端形成弯曲部分。在该弯曲部分形成珠状的凸起。而且，该弯曲部分在纵长方向L、以及接触部32与保持部31相向的宽度方向上占据多余的空间，存在增大保持电极弹簧3的第2绝缘体4B的隐患。在该情况下，气体传感器1的整体的尺寸也变大。
因此，由第1部件3A与第2部件3B这独立的两个部件构成电极弹簧3，进行它们的焊接而一体化，改善了上述问题。
此外，电极弹簧3也能够由将棒材弯折而成的圆柱弹簧构成。在这种情况下，也能够由两个不同的部件构成圆柱弹簧来改善上述问题。另外，在由棒部件构成电极弹簧3的情况下，能够在第2绝缘体4B保持电极弹簧3的部分减小所需的上述宽度方向的尺寸，能够实现气体传感器1的进一步的小型化。
接触部32形成为以随着靠向纵长方向L的前端侧而远离保持部31的方式倾斜的形状。换言之，接触部32经由弯折部33朝向传感器元件2的前端，相对于纵长方向(L)(即，相对于传感器元件2的长度、气体传感器的长度、或连接部36的长度)以规定角度倾斜地从保持部31延伸。接触部32与保持部31之间的弯折部33形成为形成曲面状或者弯折形状的角部的U字形状。
在接触部32的前端延伸设置有在使接触部32与电极21A、21B接触时、将接触部32向电极21A、21B进行引导的引导部34。引导部34具有以随着靠向纵长方向L的前端侧而接近保持部31的方式倾斜的大致L字或者大致J字形状。
如图4所示，在接触部32的前端部设有接触于电极21A、21B的突出部35。突出部35是使构成接触部32的前端部的板材的一部分向接触部32的外侧面(接触部32相对于保持部31的弯折形状的外侧面)鼓起而成的部分。
电极弹簧3以使接触部32中的突出部35接触于设于传感器元件2的基端侧端部的电极21A、21B的方式，保持于第2绝缘体4B的配置孔42。
本例的气体传感器1中的电极弹簧3的配设致力于气体传感器1中的电极弹簧3的朝向。
具体而言，各电极弹簧3以弯折部33为接触部32的基端，且以朝向纵长方向L的气体传感器1的基端侧的状态配置于气体传感器1内。由此，接触部32中的突出部35位于沿着纵长方向L比弯折部33靠气体传感器1的前端侧的位置，能够缩短传感器元件2的长度、即沿着纵长方向L的从传感器元件2的前端至突出部35的距离。因此，能够缩短沿着纵长方向L的、从传感器元件2的前端至基端201的长度。
另外，电极弹簧3中的、影响弹簧特性的弯折部33朝向成为气体传感器1的低温侧的基端。而且，电极弹簧3的接触部32的一部分以及弯折部33位于比传感器元件2在纵长方向L上的基端201更靠气体传感器1的基端侧的位置。通过这些结构，从传感器元件2被加热至高温的前端部至弯折部33的位置的距离变远，弯折部33难以被加热到高温。由此，可提高电极弹簧3的耐热性。另外，接触部32的一部分以及弯折部33位于比传感器元件2的纵长方向L的基端201更靠基端侧的位置，由此能够缩短传感器元件2的纵长方向L的长度。
因此，根据气体传感器1中的电极弹簧3的配设，能够缩短传感器元件2的沿着纵长方向L的长度，电极弹簧3的耐热性提高。

Claims (7)

1.一种气体传感器(1)，其特征在于，具备：
传感器元件(2)；
多个电极(21A、21B)，设置于该传感器元件(2)的纵长方向(L)的基端；
多个电极弹簧(3)，分别与该多个电极(21A、21B)接触；
绝缘体(4)，保持该多个电极弹簧(3)；以及
多个导线(5)，分别与上述多个电极弹簧(3)连接，并且沿着上述纵长方向(L)从电极弹簧的基端向外侧延伸，
上述各电极弹簧(3)具有：保持部(31)，保持于上述绝缘体(4)；接触部(32)，相对于上述保持部(31)倾斜且从该保持部(31)弯曲成折回状以便与该保持部(31)相向，并且与上述电极(21A、21B)接触；以及弯折部(33)，形成在上述接触部(32)与上述保持部(31)之间，上述弯折部(33)位于该接触部(32)的基端，上述接触部(32)利用上述弯折部(33)的弹簧特性接触于上述电极(21A、21B)。
2.根据权利要求1所述的气体传感器(1)，其特征在于，
在上述接触部(32)的前端部突出地设置有与上述电极(21A、21B)接触的突出部(35)。
3.根据权利要求1或2所述的气体传感器(1)，其特征在于，
上述接触部(32)形成为，以沿着上述纵长方向(L)越靠向传感器元件(2)的前端侧则越远离上述保持部(31)的方式倾斜的形状，
在上述接触部(32)的前端延伸设置有引导部(34)，该引导部(34)具有以沿着上述纵长方向(L)越靠向传感器元件(2)的前端侧则越接近上述保持部(31)的方式倾斜的形状，在使上述接触部(32)与上述电极(21A、21B)接触时，该引导部(34)将该接触部(32)向该电极(21A、21B)进行引导。
4.根据权利要求1或2所述的气体传感器(1)，其特征在于，
上述弯折部(33)位于沿着上述纵长方向(L)比上述传感器元件(2)的基端(201)更靠外侧的位置。
5.根据权利要求1或2所述的气体传感器(1)，其特征在于，
上述电极弹簧(3)由使板材料向板面方向折回而形成的板簧、或者使棒材弯折而形成的圆柱弹簧构成。
6.根据权利要求1或2所述的气体传感器(1)，其特征在于，
上述电极弹簧(3)由构成上述接触部(32)以及上述保持部(31)的第1部件(3A)、以及与该第1部件(3A)的构成上述保持部(31)的部分重叠地配置的第2部件(3B)构成，
该第2部件(3B)具有与上述导线(5)连接的连接部(36)，该连接部(36)沿着上述纵长方向(L)延伸，构成电极弹簧(3)的基端。
7.根据权利要求6所述的气体传感器(1)，其特征在于，
上述第1部件(3A)的构成上述保持部(31)的部分与上述第2部件(3B)被相互焊接。
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