CN111610289B

CN111610289B - 传感器

Info

Publication number: CN111610289B
Application number: CN202010107364.5A
Authority: CN
Inventors: 小川浩司; 太田绫香; 犬饲秀弥; 石黑靖浩
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2040-02-21
Also published as: CN111610289A; JP7114507B2; US20200271040A1; DE102020104244A1; US11255247B2; JP2020134392A

Abstract

提供利用隔热管包围引线来提高耐热性且不会对端子金属件相对于引线的连接造成妨碍的传感器。该传感器具有传感器元件、端子金属件、筒状的壳体、向壳体的外部延伸的1条以上的引线、与引线的后端侧相连接并向引线的径向外侧突出的连接器部以及向壳体的后方延伸并包围引线的隔热管，在该传感器中，隔热管具有第1管和第2管，该第2管自身的内径比第1管的外径大，在第2管设置与第1管重叠的重叠部分，该第2管配置于比第1管靠前端侧的位置，覆盖于壳体的后端侧的外表面，第1管的后端侧与连接器部相邻，在将隔热管的全长设为T、将重叠部分的长度设为S时，满足T/10≤S≤T/5，在将第1管的长度设为L1、将第2管的长度设为L2时，满足T/2≤L2<L1。

Description

传感器

技术领域

本发明涉及一种传感器。

背景技术

在汽车等的排气管安装有检测被测量气体的浓度的传感器。

如图4所示，在这样的传感器1000中，利用主体金属壳体180保持传感器元件192，利用保护件190覆盖传感器元件192的前端侧，并且利用筒状的壳体170覆盖传感器元件192的后端侧。并且，连同橡胶制的密封构件110一起对壳体170的后端侧收紧来将内外密封，并且将引线123贯穿密封构件110并向外部拉出。

另外，由于密封构件110通常耐热性较低，因此，当传感器1000在高温环境下长时间使用时，有可能密封构件110受到辐射热而劣化，传感器1000的密封受损。另外，当引线123受热而绝缘覆盖熔化时会损害绝缘性。

因此，开发了如下的技术，即，利用隔热管130包围密封构件110和引线123，在隔热管130的后端侧利用固定件150将引线123固定于隔热管130(专利文献1)。

此外，引线123汇总为一条并被保护管120覆盖。另外，在引线123的后端侧连接有向引线123的径向外侧突出的连接器160，连接器160能够与外部设备(车辆的ECU等)相连接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-003076号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，在传感器1000中，引线123(覆盖该引线123的保护管120)的后端侧的区域V1在隔热管130的后端暴露。其原因在于，如图5所示，需要预先在引线123的后端侧将连接器160连接，另一方面，需要在引线123的前端侧将连接端子125从后方收紧连接。

也就是说，在进行收紧连接时，需要使引线123穿过未收紧的壳体170x向前端侧前进，在引线123与壳体170的前端之间确保用于把持引线123的空间V2，但考虑到大径的连接器160会抵接于隔热管130的后端而发生干扰，需要将区域V1的长度设为比空间V2长。

此外，在未收紧的壳体170x中，密封构件110未被收紧，能够使引线123穿过密封构件110而前进。

然而，近年来要求将传感器相对于车辆的发动机或其排气系统更接近地设置，为了进一步提高传感器的耐热性，需要利用隔热管覆盖引线(保护管)的大致整体。另外，隔热管在结构上缺乏伸缩性，无法拉近，因此，当利用隔热管覆盖引线的大致整体时，存在如下问题，即，无法使引线123前进，无法确保充分的区域V2，难以在引线123的前端侧将连接端子125从后方收紧连接。

因此，本发明的目的在于提供如下的传感器，即，能够利用隔热管可靠地包围向传感器的外部延伸的引线来提高耐热性，并且不会妨碍端子金属件相对于引线的连接。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明的传感器具有：传感器元件；主体金属壳体，其收纳所述传感器元件；端子金属件，其配置于所述传感器元件的后端侧，与所述传感器元件电连接；筒状的壳体，其沿轴线方向延伸，配置于所述主体金属壳体的后端侧并与所述主体金属壳体连接；1条以上的引线，其与所述端子金属件的后端侧电连接，从所述壳体的内部向外部延伸；连接器部，其与所述引线的后端侧相连接，向所述引线的径向外侧突出；以及筒状的隔热管，其覆盖于所述壳体的后端侧的外表面，并且向所述壳体的后方延伸，包围所述引线的周围，该传感器的特征在于，所述隔热管具有第1管和第2管，该第2管自身的内径比所述第1管的外径大，能够收纳所述第1管，在所述第2管设置与所述第1管重叠的重叠部分，并且所述第2管配置于比所述第1管靠前端侧的位置，覆盖于所述壳体的后端侧的外表面，所述第1管的后端侧与所述连接器部相邻，在将所述隔热管的全长设为T、将所述重叠部分的长度设为S时，满足T/10≤S≤T/5，在将所述第1管的长度设为L1、将所述第2管的长度设为L2时，满足T/2≤L2<L1。

在该传感器中，针对构成隔热管的第1管和第2管设置重叠部分，通过将该隔热管从壳体的后端侧拉伸到与连接器部相邻的部位，从而能够利用隔热管覆盖引线的大致整体，能够利用隔热管可靠地包围引线来提高耐热性。

另外，通过设为能够将第1管收纳于第2管的内侧，从而收纳时的隔热管的长度能够缩短到第1管的长度，与延长时的隔热管的全长T之间产生差。并且，能够连同隔热管一起使引线穿过壳体向前端侧前进与该差相应的量，因此，在使端子金属件相对于引线连接时，能够在引线与壳体的前端之间确保用于把持引线的空间，不会对端子金属件相对于引线的连接造成妨碍。

在上述传感器中，也可以是，所述第1管和所述第2管通过利用铝覆盖玻璃纤维的编织体的外表面而形成。

另外，本发明的传感器具有：传感器元件；主体金属壳体，其收纳所述传感器元件；端子金属件，其配置于所述传感器元件的后端侧，与所述传感器元件电连接；筒状的壳体，其沿轴线方向延伸，配置于所述主体金属壳体的后端侧；1条以上的引线，其与所述端子金属件的后端侧电连接，从所述壳体的内部向外部延伸；连接器部，其与所述引线的后端侧相连接，向所述引线的径向外侧突出；以及筒状的隔热管，其覆盖于所述壳体的后端侧的外表面，并且向所述壳体的后方延伸，包围所述引线的周围，该传感器的特征在于，所述隔热管具有：第1管；第2管，其自身的内径比所述第1管的外径大，能够收纳所述第1管；以及第3管，其自身的内径比所述第2管的外径大，能够收纳所述第2管，在所述第3管设置与所述第2管重叠的第1重叠部分，并且所述第3管配置于比所述第2管靠前端侧的位置，覆盖于所述壳体的后端侧的外表面，在所述第2管设置与所述第1管重叠的第2重叠部分，并且所述第2管配置于比所述第1管靠前端侧的位置，所述第1管的后端侧与所述连接器部相邻，在将所述隔热管的全长设为T、将第1重叠部分的长度设为S1、将第2重叠部分的长度设为S2时，满足T/10≤S1≤T/5、T/10≤S2≤T/5，在将所述第1管的长度设为L1、将所述第2管的长度设为L2、将所述第3管的长度设为L3时，满足T/3≤L3<L2<L1。

在该传感器中，针对构成隔热管的第1管～第3管设置第1重叠部分和第2重叠部分，通过将该隔热管从壳体的后端侧拉伸到与连接器部相邻的部位，从而能够利用隔热管覆盖引线的大致整体，能够利用隔热管可靠地包围引线来提高耐热性。

另外，通过设为能够将第1管收纳于第2管的内侧，将第2管收纳于第3管的内侧，从而收纳时的隔热管的长度缩短到第1管的长度，与延长时的隔热管的全长T之间产生差。并且，能够连同隔热管一起使引线穿过壳体向前端侧前进与该差相应的量，因此，在使端子金属件相对于引线连接时，能够在引线与壳体的前端之间确保用于把持引线的空间，不会对端子金属件相对于引线的连接造成妨碍。

在上述传感器中，也可以是，所述第1管～所述第3管通过利用铝覆盖玻璃纤维的编织体的外表面而形成。

发明的效果

根据本发明，能够得到如下的传感器，即，利用隔热管可靠地包围向传感器的外部延伸的引线来提高耐热性，并且不会妨碍端子金属件相对于引线的连接。

附图说明

图1是沿着本发明的实施方式的传感器的轴线方向的半剖视图。

图2是将端子金属件收紧连接于引线的工序图。

图3是将在引线连接有端子金属件的壳体组件组装于元件组件的工序图。

图4是沿着以往的传感器的轴线方向的半剖视图。

图5是在以往的传感器中将端子金属件收紧连接于引线的工序图。

附图标记说明

100、传感器；11、密封构件；12、引线；15、传感器元件；17、壳体；17e、壳体的后端侧；18、主体金属壳体；20、连接器部；25、端子金属件；30、隔热管；31、第1管；32、第2管；33、重叠部分；O、轴线。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。

图1是沿着本发明的实施方式的氧传感器(传感器)100的轴线O方向的半剖视图，图2是将端子金属件25收紧连接于引线12的工序图，图3表示将在引线12连接有端子金属件25的壳体组件组装于元件组件的工序图。

该氧传感器100安装于汽车的排气管(未图示)，用于检测排气中的氧浓度。排气管有可能因排气的热而成为例如800℃这样的高温状态，因此，氧传感器100也变为高温。另外，来自外部的热有时也施加于氧传感器100。因而，对于氧传感器100要求应对这样的热的对策。

尤其在将氧传感器100相对于车辆的发动机或其排气系统(排气歧管等)更接近地设置的情况等中，为了进一步提高传感器的耐热性，需要利用隔热管覆盖引线12(保护管13)的大致整体。

如图1所示，氧传感器100具有传感器元件15、保持传感器元件15的筒状的主体金属壳体18、覆盖传感器元件15的前端侧的筒状的保护件19以及覆盖传感器元件15的后端侧的筒状的壳体17。并且，在壳体17的后端侧将橡胶制的密封构件11收紧来将内外密封，并且将引线12贯穿密封构件11并向外部拉出。

传感器元件15为沿轴线O方向延伸的板形状的层叠构件，其具有包含检测部的元件部和用于对元件部加热的加热器部。

主体金属壳体18、保护件19以及壳体17使用不锈钢等耐热性金属材料构成，保护件19和壳体17通过焊接等分别与主体金属壳体18的前端侧和后端侧相连接。

引线12具有多条，向引线12的径向外侧突出的大径的连接器部20与引线12的后端侧电连接，连接器部20能够与外部设备(车辆的ECU等)相连接。

另外，引线12的后端侧汇总为一条并被保护管13覆盖，保护管13以与连接器部20相邻的方式延伸。

保护管13是使用玻璃纤维构成的筒状的编织体，具有挠性。

并且，氧传感器100具有筒状的隔热管30，该隔热管30覆盖于壳体17的后端侧17e的外表面，并且向壳体17的后方延伸，包围引线12(或者保护管13)的周围。

此外，壳体17具有覆盖主体金属壳体18的后端侧的、从前端朝向后端变为小径的台阶部17d。

另外，在壳体17的内侧，在比密封构件11的位置靠前端侧的位置配置有由氧化铝等绝缘性材料构成的、未图示的绝缘分隔件。该绝缘分隔件收纳图2所示的端子金属件25。

在本实施方式中，引线12包含5条引线。引线12是用于获取由传感器元件15检测到的检测信号并且传递用于驱动氧传感器100的驱动信号的信号线。引线12的前端收紧连接于端子金属件25的后端侧(参照图2)，端子金属件25与传感器元件15的后端侧的电极垫16(参照图3)电连接。另外，5个引线通孔沿轴线O方向贯通密封构件11，该5个引线通孔供5条各引线12逐条地分别贯穿。

隔热管30是沿轴线O方向延伸的筒状的构件。隔热管30的外表面和内表面由导热性比密封构件11高的材料构成。具体而言，隔热管30利用例如铝等金属的箔、蒸镀体来覆盖玻璃纤维的编织体的外表面而成，刚性较高，轴线O方向的伸缩性较低。

隔热管30构成为，其外表面被金属覆盖，因此，即使氧传感器100的周围的环境成为高温环境，也能够反射外部的热射线，抑制热向内部的密封构件11、引线12传递。

如图1所示，隔热管30具有第1管31和第2管32，该第2管32自身的内径比第1管31的外径大，能够收纳第1管31。在第2管32设置与第1管31重叠的重叠部分33，并且该第2管32配置于比第1管31靠前端侧的位置，覆盖于壳体17的后端侧17e的外表面。另一方面，第1管31的后端侧与连接器部20相邻。在此，“相邻”是指，第1管31的后端侧既可以与连接器部20相接触，也可以不接触地接近连接器部20。

在此，在本实施方式中，在第2管32的前端侧中的、与壳体17的后端侧17e相对应的位置外嵌有用于将第2管32固定于壳体17的呈字母C状的C型圈50。同样地，在第2管32的后端侧中的、与重叠部分33相对应的位置外嵌有用于将第2管32和第1管31固定的C型圈50。

C型圈50在覆盖于固定位置的第2管32之后，通过利用预定的治具进行缩径来固定。

在此，在将隔热管30的全长设为T、将重叠部分33的长度设为S时，满足T/10≤S≤T/5，在将第1管31的长度设为L1、将第2管32的长度设为L2时，满足T/2≤L2<L1。在此，隔热管30的全长T是指，从以设有重叠部分33的状态被固定时的第2管32的前端至第1管31的后端的轴线O方向上的长度。

此外，根据上述的T/2≤L2以及T＝L1+L2-S的关系，L1的上限为L1≤(T/2+S)。

首先，设为L2<L1的理由在于，如图2所示，在将第1管31收纳于第2管32的内侧时，第1管31从第2管32的前端突出，因此，在使第1管31向第2管32的前端拉伸时，能够抓住第1管31的前端。

另外，设为T/2≤L2的理由在于，若T/2>L2，则与全长T相比，L2过于短，在将第1管31收纳于第2管32的内侧时的、隔热管30整体在轴线O方向上相对于全长T缩短的缩短度变小，难以确保后述的空间V2。

设为T/10≤S≤T/5的理由是为了适度确保重叠部分33的长度S。若T/10＞S，则重叠部分33过于短。若S>T/5，则重叠部分33过于长，在将第1管31收纳于第2管32的内侧时的、隔热管30整体在轴线O方向上相对于全长T缩短的缩短度变小，难以确保后述的空间V2。

接着，参照图2说明将第1管31和第2管32的长度像上述那样规定所产生的作用。

首先，在本发明中，针对构成隔热管30的第1管31和第2管32设置重叠部分33，通过将该隔热管30从壳体17的后端侧17e拉伸到与连接器部20相邻的部位，从而能够利用隔热管30覆盖引线12(保护管13)的大致整体，能够提高耐热性。

另一方面，由于隔热管30的伸缩性较低，因此，若将隔热管30从壳体17的后端侧17e拉伸到与连接器部20相邻的部位时，则在引线12的前端侧将连接端子25从后方收紧连接时，该隔热管30成为障碍，收紧连接较为困难。

即，如已述那样，由于预先在引线12的后端侧连接有连接器部20，因此，在引线12的前端侧将连接端子25从后方收紧连接时，需要使引线12穿过壳体17并向前端侧前进，在引线12与壳体17的前端之间确保用于把持引线12的空间V2。

在此，连接器部20向引线12的径向外侧突出并且直径比隔热管30的内径大，因此抵接于隔热管30的后端而发生干扰。因此，当将隔热管30从壳体17的后端侧17e拉伸到与连接器部20相邻的部位时，难以使引线12向壳体17侧前进。

因此，通过设为能够将构成隔热管30的第1管31收纳于第2管32的内侧，从而收纳时的隔热管30的长度缩短到第1管31的长度L1，与延长时的隔热管30的全长T之间产生差。并且，能够连同隔热管30一起使引线12穿过未收紧的壳体17x向前端侧前进与该差相应的量，能够确保空间V2。

在未收紧的壳体17x中，密封构件11未被收紧，能够使引线12穿过密封构件11前进。

此外，将第1管31收纳于第2管32的内侧所产生的与全长T之间的差为(T-L1)，但第2管32中的覆盖于壳体17的后端侧17e的部分无法用于使引线12前进，因此，实际的差为图1的V3的长度。

如以上所述，能够利用隔热管30可靠地包围向传感器100的外部延伸的引线12来提高耐热性，并且能够避免对端子金属件25相对于引线12的连接造成妨碍，也不会损害生产率。

此外，如图3所示，将连接有端子金属件25的引线12向后端侧拉出，将端子金属件25保持于壳体17内的未图示的分隔件，将贯穿有引线12的密封构件11的外侧的壳体17收紧，制造壳体组件。

然后，将该壳体组件配置于元件组件的后端侧，该元件组件在主体金属壳体18和保护件19组装传感器元件15而成，以使端子金属件25与传感器元件15的电极垫16电连接的方式将壳体17覆盖于主体金属壳体18的后端侧，对壳体17的整周进行焊接等，制造传感器100。

在本发明中，隔热管30并不限定于由第1管31和第2管32这2者构成，也能够扩大为由第1管～第3管这3者构成的结构。

在该情况下，隔热管具有第1管、自身的内径比第1管的外径大且能够收纳第1管的第2管以及自身的内径比第2管的外径大且能够收纳第2管的第3管即可。

从前端侧按照第3管、第2管、第1管的顺序配置各管。并且，在第3管设置与第2管重叠的第1重叠部分，并且该第3管配置于比第2管靠前端侧的位置并覆盖于壳体的后端侧的外表面，在第2管设置与第1管重叠的第2重叠部分，并且该第2管配置于比第1管靠前端侧的位置，第1管的后端侧与连接器部相邻。

在此，在将隔热管的全长设为T、将第1重叠部分的长度设为S1、将第2重叠部分的长度设为S2时，满足T/10≤S1≤T/5、T/10≤S2≤T/5即可，在将第1管的长度设为L1、将第2管的长度设为L2、将第3管的长度设为L3时，满足T/3≤L3<L2<L1即可。

此外，根据上述的T/3≤L3以及T＝L1+L2+L3-(S 1+S2)的关系，L1+L2的上限为(L1+L2)≤2T/3+(S1+S2)。

本发明并不限定于上述实施方式，当然也涉及包含于本发明的思想和范围内的多种变形和均等物。

隔热管30的材质并不限定于上述实施方式，只要具有隔热性即可。

将第2管32固定于壳体17的方法和在与重叠部分33相对应的位置将第2管32和第1管31固定的方法也不限定于C型圈，能够举出条带、金属线等。

传感器元件并不限定于板型元件，也可以是筒型元件。

另外，传感器的种类也不受限定，除了氧传感器之外，能够举出NOx传感器、全区域传感器、温度传感器、PM传感器等。

Claims

1.一种传感器，其具有：

传感器元件；

主体金属壳体，其收纳所述传感器元件；

端子金属件，其配置于所述传感器元件的后端侧，与所述传感器元件电连接；

筒状的壳体，其沿轴线方向延伸，配置于所述主体金属壳体的后端侧并与所述主体金属壳体连接；

1条以上的引线，其与所述端子金属件的后端侧电连接，从所述壳体的内部向外部延伸；

连接器部，其与所述引线的后端侧相连接，向所述引线的径向外侧突出；以及

筒状的隔热管，其覆盖于所述壳体的后端侧的外表面，并且向所述壳体的后方延伸，包围所述引线的周围，

该传感器的特征在于，

所述隔热管具有第1管和第2管，该第2管自身的内径比所述第1管的外径大，能够收纳所述第1管，

在所述第2管设置与所述第1管重叠的重叠部分，并且所述第2管配置于比所述第1管靠前端侧的位置，覆盖于所述壳体的后端侧的外表面，

所述第1管的后端侧与所述连接器部相邻，

在将所述隔热管的全长设为T、将所述重叠部分的长度设为S时，满足T/10≤S≤T/5，

在将所述第1管的长度设为L1、将所述第2管的长度设为L2时，满足T/2≤L2<L1。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，

所述第1管和所述第2管通过利用铝覆盖玻璃纤维的编织体的外表面而形成。

3.一种传感器，其具有：

传感器元件；

主体金属壳体，其收纳所述传感器元件；

筒状的壳体，其沿轴线方向延伸，配置于所述主体金属壳体的后端侧；

该传感器的特征在于，

所述隔热管具有：第1管；第2管，其自身的内径比所述第1管的外径大，能够收纳所述第1管；以及第3管，其自身的内径比所述第2管的外径大，能够收纳所述第2管，

在所述第3管设置与所述第2管重叠的第1重叠部分，并且所述第3管配置于比所述第2管靠前端侧的位置，覆盖于所述壳体的后端侧的外表面，

在所述第2管设置与所述第1管重叠的第2重叠部分，并且所述第2管配置于比所述第1管靠前端侧的位置，

所述第1管的后端侧与所述连接器部相邻，

在将所述隔热管的全长设为T、将第1重叠部分的长度设为S1、将第2重叠部分的长度设为S2时，满足T/10≤S1≤T/5、T/10≤S2≤T/5，

在将所述第1管的长度设为L1、将所述第2管的长度设为L2、将所述第3管的长度设为L3时，满足T/3≤L3<L2<L1。

4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，

所述第1管～所述第3管通过利用铝覆盖玻璃纤维的编织体的外表面而形成。