CN112272769B - 陶瓷构件单元、以及具有该陶瓷构件单元的传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够将插入体向陶瓷构件的插入口顺畅地插入，提升插入性的陶瓷构件单元以及具有该陶瓷构件单元的传感器。该陶瓷构件单元至少具有插入体(11～14)和陶瓷构件(50)，该陶瓷构件(50)具有供插入体插入的插入部(50i)，插入部至少具有插入口(50b)，该插入口连通于陶瓷构件的表面的导入口(50s)并且设于比导入口靠深处的位置并形成开口，插入体能够向插入口插入，而且，在导入口与插入口相连通的连通部分具有随着朝向插入口去而变窄的锥形孔部(50t1)、(50t2)，锥形孔部随着朝向插入口去而锥角变大，且锥形孔部与插入口相连。
Description
技术领域
本发明涉及由例如引线和分隔件等构成的陶瓷构件单元以及具有该陶瓷构件单元的传感器。
背景技术
作为进行汽车发动机等内燃机的燃料效率提升和燃烧控制的气体传感器，已知有检测废气中的氧浓度的氧传感器和空燃比传感器。
作为该种气体传感器，广泛采用如下的气体传感器：在板状的传感器元件的后端侧设置电极焊盘等电极部，使引线连接于该电极部，将来自传感器元件的传感器输出信号向外部取出。(专利文献1)。
该气体传感器能够如下那样制造。首先，如图10的(a)所示，从顶端侧起依次将分隔件500以及橡胶盖52固定在外筒25的内部来组装外筒单元700。然后，将各引线11～14从顶端贯穿外筒单元700的后端的橡胶盖52的插入口52b以及分隔件500的插入口500b。
然后，如图10的(b)所示，将引线11～14的顶端的比切槽11c～14c靠顶端侧的覆膜去除，露出芯线11a～14a并弯边连接(日文：カシメ接続)未图示的连接端子。接着，将引线11～14的后端侧部分向后端拉拽，将连接端子分别收纳于分隔件500的各插入口500b。
进一步，将贯穿有引线11～14的外筒单元700与预先另外安装的元件单元(未图示)接合，完成传感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-132471号公报(图4)
发明内容
发明要解决的问题
然而，如图11的(a)所示，在分隔件500的插入口500b的表面侧的开口部形成有锥形孔部500t，该锥形孔部是朝向深处变窄以便成为引线11的插入导引部的一级锥形孔部。而且若将引线11向该插入口500b插入，则引线11的顶端11f在接触点P与锥形孔部500t抵接，若进一步将引线11向深处侧按压，则引线11的顶端11f受锥形孔部500t导向，沿箭头朝径向内侧被向插入口500b引导。
然而，在如引线11这样柔软的插入体的情况下，如图11的(b)所示，有时引线11的顶端11f卡在锥形孔部500t而弯曲，引线11从插入口500b如箭头F那样向外侧脱出，向更深处的插入变得困难。
另外，如图12所示，冲压陶瓷粉体来制造分隔件坯料500x，将该坯料500x烧制而用来制造上述锥形孔部500t。然后，在冲压坯料500x时将销1100插入粉体而形成插入口500b，并且向销1100的周围按压压模1200，该压模1200的用于形成锥形孔部500t的顶端1200e变尖。此时，有时顶端1200e因模具的滑动、粉体的填充压力而破损。
在此，如图13所示，存在在压模1210的顶端设有平坦的地台部500f来防止压模1210的顶端破损的技术。在该情况下，如图14所示，对于得到的分隔件500，在锥形孔部500t与插入口500b之间形成水平部500f。
然而，若将引线11向分隔件500的插入口500b插入，则引线11的顶端11f会卡在锥形孔部500t的深处的水平部500f，向更深处的插入同样地变得困难。即，该水平部500f不像锥形孔部那样向径向内侧倾斜，因此不产生将抵接于水平部500f的顶端11f向径向内侧导向(引导)的效果，变为不能向更深处插入。
于是，本发明旨在提供一种能够将插入体向陶瓷构件的插入口顺畅地插入，提升插入性的陶瓷构件单元以及具有该陶瓷构件单元的传感器。
用于解决问题的方案
为解决上述问题，本发明第1观点的陶瓷构件单元至少具有插入体和陶瓷构件，该陶瓷构件具有供所述插入体插入的插入部，该陶瓷构件单元的特征在于，所述插入部至少具有插入口，该插入口连通于所述陶瓷构件的表面的导入口并且设于比所述导入口靠深处的位置并形成开口，所述插入体能够向所述插入口插入，而且，在所述导入口与所述插入口相连通的连通部分具有随着朝向所述插入口去而变窄的锥形孔部，所述锥形孔部随着朝向所述插入口去而锥角变大，且所述锥形孔部与所述插入口相连。
在陶瓷构件的导入口的最大直径、插入口的最大直径以及从导入口至插入口的深度一定的情况下，随着朝向插入口去而锥角变大的锥形孔部的锥角必定比一级的锥形孔部的小(浅)。即，锥形孔部必定位于比一级的锥形孔部靠径向外侧的位置。
由此，在将插入体向陶瓷构件的插入部插入时，插入体的顶端最初与本发明的锥形孔部接触的接触点比插入体的顶端最初与一级的锥形孔部接触的接触点靠深处侧。其结果，插入体以向插入部更深地插入的状态为起始，进一步向深处插入，因此，即使插入体些许弯曲也能抑制插入体从插入口向外侧脱出，能够将插入体向插入口的更深处顺畅地插入，提升插入性。
另外，深处侧的锥形孔部也形成为锥形，因此，相比于插入口与水平部相连的情况，能够抑制插入体的顶端发生卡挂。
本发明的第2观点的陶瓷构件单元至少具有插入体和陶瓷构件，该陶瓷构件具有供所述插入体插入的插入部，该陶瓷构件单元的特征在于，所述插入部至少具有插入口，该插入口连通于所述陶瓷构件的表面的导入口并且设于比所述导入口靠深处的位置并形成开口，所述插入体能够向所述插入口插入，而且，在所述导入口与所述插入口相连通的连通部分，从所述导入口侧起依次具有笔直部以及深处侧锥形孔部，所述笔直部从所述导入口向所述插入口延伸，所述深处侧锥形孔部随着从所述笔直部向所述插入口去而变窄，并且与所述插入口相连。
在陶瓷构件的导入口的最大直径、插入口的最大直径以及从导入口至插入口的深度一定的情况下，朝向插入口具有笔直部以及深处侧锥形孔部的形状中，笔直部必定位于比一级的锥形孔部靠径向外侧的位置，深处侧锥形孔部的锥角必定比一级的锥形孔部的锥角小(浅)。即，笔直部以及深处侧锥形孔部必定位于比一级的锥形孔部靠径向外侧的位置。
由此，在将插入体向陶瓷构件的插入部插入时，插入体的顶端最初与本发明的深处侧锥形孔部接触的接触点比插入体的顶端最初与一级的锥形孔部接触的接触点靠深处侧(插入口侧)。其结果，插入体以向插入部更深地插入的状态为起始，进一步向深处插入，因此，即使插入体些许弯曲也能抑制插入体从插入口向外侧脱出，能够将插入体向插入口的更深处顺畅地插入，提升插入性。
另外，深处侧锥形孔部也形成为锥形，因此，相比于插入口与水平部相连的情况，能够抑制插入体的顶端发生卡挂。
在本发明的陶瓷构件单元中，也可以是，所述插入部形成从所述插入口朝向更深处延伸的贯通孔。
采用该陶瓷构件单元，也能够适用于具有贯通孔的插入部。
本发明的传感器具有技术方案3所述的陶瓷构件单元和沿轴线方向延伸的传感器元件，其中，所述陶瓷构件是陶瓷构件，所述插入体是与所述传感器元件电连接的所述引线。
发明的效果
采用本发明，能够将插入体向陶瓷构件的插入口顺畅地插入，能够提升插入性。
附图说明
图1是本发明的实施方式的传感器的沿长边方向的整体剖视图。
图2是表示将构成本发明的第1观点的陶瓷构件单元的引线向分隔件的插入部插入的形态的剖视图。
图3是表示锥角的图。
图4是表示将图2的引线向分隔件的插入部插入时的插入性的剖视图。
图5是表示分隔件的制造方法的剖视图。
图6是表示本发明的第1观点的陶瓷构件单元的分隔件的变形例的图。
图7是表示传感器的制造方法的图。
图8是表示将构成本发明的第2观点的陶瓷构件单元的引线向分隔件的插入部插入的形态的剖视图。
图9是表示将图8的引线向分隔件的插入部插入时的插入性的剖视图。
图10是表示以往的传感器的制造方法的图。
图11是表示将引线向以往的分隔件的插入部插入的形态的剖视图。
图12是表示以往的分隔件的制造方法的剖视图。
图13是表示以往的分隔件的其他的制造方法的剖视图。
图14是表示将引线向图13的分隔件的插入部插入的形态的剖视图。
具体实施方式
以下针对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的实施方式的传感器(氧传感器)1的沿长边方向的整体剖视图。
该传感器1是检测汽车、各种内燃机的废气中的氧浓度的氧传感器。
如图1所示，传感器1具有板状的传感器元件100、将传感器元件100等保持于内部的主体金属壳体30、安装于主体金属壳体30的顶端部的保护件24、以及后述的引线11～14、外筒25、分隔件50、橡胶盖(弹性构件)52等。传感器元件100以沿轴线O方向延伸的方式配置。
另外，引线11～14、分隔件50分别相当于技术方案中的“插入体”、“陶瓷构件”。引线11～14与分隔件50相当于技术方案中的“陶瓷构件单元”。
主体金属壳体30为SUS430制的构件，具有用于将气体传感器安装于排气管的外螺纹部31和在安装时供安装工具贴靠的六角部32。另外，在主体金属壳体30设有朝向径向内侧突出的金属壳体侧台阶部33，在该金属壳体侧台阶部33，从顶端侧起依次配置有陶瓷保持件35、滑石36。而且在滑石36的后端侧配置有氧化铝制的套筒39，在套筒39的轴孔贯穿有传感器元件100。而且，主体金属壳体30的后端侧的弯边部30a向内侧折曲，借助不锈钢制的环构件40将套筒39向主体金属壳体30的顶端侧按压。
利用套筒39的按压，在主体金属壳体30内压缩填充滑石36，从而确保传感器元件100的外表面与主体金属壳体30的内表面之间的密封性。
另外，在主体金属壳体30的顶端侧外周，通过焊接安装有金属制的保护件24，该保护件24覆盖传感器元件100的从主体金属壳体30的顶端突出的顶端部。该保护件24呈双重结构，在外侧配置有有底圆筒状的外侧保护件41，在内侧配置有有底圆筒状的内侧保护件42。
另一方面，SUS430制的外筒25的顶端侧部分插入于主体金属壳体30的后端侧，通过激光焊接等将顶端部25a固定于主体金属壳体30。在外筒25的后端侧内部配置有分隔件50，在分隔件50与外筒25之间的间隙中夹装有固定构件51。该固定构件51通过与后述分隔件50的突出部50a接合，使外筒25弯边，从而被外筒25和分隔件50固定。
另外，在分隔件50，从顶端侧至后端侧贯穿设置有插入口50b。在插入口50b内收纳有引线11～14的局部和弯边于引线11～14的顶端侧的连接端子16。连接端子16与设于传感器元件100的后端侧的电极焊盘(电极部)102电连接。另一方面，各引线11～14在外部与未图示的连接器连接。ECU等外部设备与各引线11～14借助该连接器进行电信号的输入输出。
进一步，在分隔件50的后端侧配置有用于闭塞外筒25的后端侧的开口部25b的大致圆柱状的橡胶盖52。该橡胶盖52通过在安装于外筒25的后端内的状态下使外筒25的外周朝向径向内侧弯边，从而固定于外筒25。在橡胶盖52，从顶端侧至后端侧贯穿设有第二贯通孔52b，该第二贯通孔52b用于供引线11～14分别插入。
接着，参照图2～图4，对本发明的第1观点的陶瓷构件单元进行说明。图2是表示将形成陶瓷构件单元的插入体的引线11向形成陶瓷构件的分隔件50的插入部50i插入的形态的剖视图，图3是表示锥角的图，图4是表示将引线11向分隔件50的插入部50i插入时的插入性的剖视图。
如图2所示，分隔件50具有在轴线O方向上贯通并供引线11插入的插入部50i。插入部50i具有分隔件50的表面的导入口50s和连通于导入口50s并且设于比导入口50s靠深处的位置并形成开口的插入口50b。能够向插入口50b插入引线11。此外，在本例中，导入口50s与插入口50b形成矩形的孔。
插入部50i还在导入口50s与插入口50b相连通的连通部分依次具有随着朝向插入口50b去而变窄的二级的锥形孔部50t1、50t2。锥形孔部50t1与导入口50s相连，锥形孔部50t2与锥形孔部50t1以及插入口50b相连。
另外，如图3所示，锥形孔部50t2的锥角θ2大于锥形孔部50t1的锥角θ1。此外，锥角是陶瓷构件(分隔件50)的沿着插入部50i的延伸方向(轴线O方向)的剖面上的锥面的切线彼此所成的角。
如此，通过随着朝向插入口50b去而锥角变大的锥形孔部50t1、50t2与插入口50b相连，从而如图4所示提升引线11向分隔件50的插入部50i插入的插入性。
在此，在使分隔件50的导入口50s的最大直径H2、插入口50b的最大直径H1以及从导入口50s至插入口50b的深度Dx一定时，用虚线表示图9那样的以往的一级的锥形孔部500t1。
另一方面，如上所述在H1、H2、Dx一定的情况下，随着朝向插入口50b去而锥角变大的锥形孔部50t1、50t2的锥角必定比一级的锥形孔部500t1的锥角小(浅)。即，锥形孔部50t1、50t2必定位于比锥形孔部500t1靠径向外侧的位置。
由此，在向分隔件50的插入部50i插入引线11(11x)时，引线11的顶端11f最初与锥形孔部50t1接触的接触点P1比引线11x的顶端11f最初与锥形孔部500t1接触的接触点P2靠深处侧(插入口50b侧)。其结果，引线11以向插入部50i更深地插入的状态为起始，进一步向深处插入，因此，即使引线11些许弯曲也能抑制引线11从插入口50b向外侧脱出，能够将引线11向插入口50b的更深处顺畅地插入，提升插入性。
另外，利用锥形孔部50t1将引线11向径向内侧的插入口50b引导，此外，比锥形孔部50t1靠深处侧的锥形孔部50t2也形成为锥形，因此，相比于插入口50b与水平部500f(参考图14)相连的情况，能够抑制引线11的顶端11f发生卡挂。
此外，若要使以往的一级的锥形孔部500t1的锥角变小(浅)，则需要减小最大直径H2或增加深度Dx。然而，若减小最大直径H2则难以将引线11向插入部50i插入，增加深度Dx会因分隔件50的形状等而受到限制、存在导致分隔件50的强度降低的不良情况。
如图5所示，该分隔件能够通过如下那样进行制造：在冲压陶瓷粉体来制造分隔件坯料50x时，将销110插入粉体而形成插入口50b，并且将用于形成锥形孔部50t1、50t2的压模120按压在销的周围。此时，压模120的顶端120e是尖度比形成锥形孔部50t1的凸部120p1小的突起。因此，顶端120e不易因模具的滑动、粉体的填充压力而破损，还具有提高生产率的优点。
此外，作为随着朝向插入口去而锥角变大的锥形孔部，除上述二级的锥形孔部50t1、50t2之外，也可以是如图6所示的一级的锥形孔部50t3且是锥角平滑地变化的锥面为曲面状的锥形孔部。
对于该锥形孔部50t3的情况，相对于锥形孔部50t3的锥面的预定的点P3处的切线彼此所成的角所表示的锥角θ3而言，比点P1靠深处侧(插入口50b侧)的点P4处的锥角θ4更大。
传感器1能够如图7所示那样来制造。首先，如图7的(a)所示，在外筒25的内部从顶端侧起依次固定分隔件50以及橡胶盖52来组装外筒单元70。然后，将各引线11～14从顶端侧贯穿外筒单元70的后端的橡胶盖52的插入口52b以及分隔件500的插入口50b。
然后，如图7的(b)所示，将引线11～14的顶端的比切槽11c～14c靠顶端侧的覆膜去除，露出芯线11a～14a并弯边连接未图示的连接端子。接着，将引线11～14的后端侧部分向后端拉拽，将连接端子分别收纳于分隔件50的各插入口50b。
进一步，将贯穿有引线11～14的外筒单元70与预先另外安装的元件单元(未图示)接合，完成传感器1。
接着，参照图8～图9，对本发明的第2观点的陶瓷构件单元进行说明。图8是表示将引线11向分隔件60的插入部60i插入的形态的剖视图，图9是表示将引线11向分隔件60的插入部60i插入时的插入性的剖视图。
此外，本发明的第2观点的陶瓷构件单元包括成为技术方案中的“插入体”的引线11、成为技术方案中的“陶瓷构件”的分隔件60。
如图8所示，分隔件60具有在轴线O方向上贯通并供引线11插入的插入部60i。插入部60i具有分隔件60的表面的导入口60s和连通于导入口60s并且设于比导入口60s靠深处的位置并形成开口的插入口60b。能够向插入口60b插入引线11。此外，在本例中，导入口60s与插入口60b形成矩形的孔。
插入部60i还在导入口60s与插入口60b相连通的连通部分从导入口60s侧起依次具有笔直部60v和深处侧锥形孔部60t。笔直部60v与导入口60s相连，深处侧锥形孔部60t与笔直部60v以及插入口60b相连。
像这样，通过笔直部60v以及深处侧锥形孔部60t与插入口60b相连，从而如图8所示，提升引线11向分隔件60的插入部60i插入的插入性。
在此，与图4同样地，在使分隔件60的导入口60s的最大直径H2、插入口60b的最大直径H1以及从导入口60s至插入口60b的深度Dx一定时，用虚线表示图9那样的以往的一级的锥形孔部500t1。
另一方面，如上所述在H1、H2、Dx一定的情况下，笔直部60v必定位于比一级的锥形孔部500t1靠径向外侧的位置，深处侧锥形孔部60t的锥角必定比锥形孔部500t1的锥角小(浅)。即，笔直部60v以及深处侧锥形孔部60t必定位于比锥形孔部500t1靠径向外侧的位置。
由此，在将引线11(11x)向分隔件60的插入部60i插入时，引线11的顶端11f最初与深处侧锥形孔部60t接触的接触点P5比引线11x的顶端11f最初与锥形孔部500t1接触的接触点P2靠深处侧(插入口60b侧)。其结果，引线11以向插入部60i更深地插入的状态为起始，进一步向深处插入，因此，即使引线11些许弯曲也能抑制引线11从插入口60b向外侧脱出，能够将引线11向插入口60b的更深处顺畅地插入，提升插入性。
另外，利用深处侧锥形孔部60t将引线11向径向内侧的插入口60b引导，此外，深处侧锥形孔部60t形成为锥形，因此，相比于插入口60b与水平部500f(参考图14)相连的情况，能够抑制引线11的顶端11f发生卡挂。
本发明不限定于上述实施方式，当然也涉及到包含于本发明的思想和范围内的各种变形以及均等物。
例如，插入体、陶瓷构件的形状、对象不受限定，导入口以及插入口的形状也不受限定。
插入口也可以不是贯通孔。
传感器不限于气体传感器，例如也可以是温度传感器等。
附图标记说明
1、传感器；11～14、插入体(引线)；50b、60b、插入口；50i、60i、插入部；50s、60s、导入口；50t1、50t2、锥形孔部；50、60、陶瓷构件(分隔件)；60v、笔直部；60t、深处侧锥形孔部；100、传感器元件；O、轴线。
Claims (2)
1.一种传感器，其至少具有插入体和陶瓷构件，该陶瓷构件具有供所述插入体插入的插入部，该传感器的特征在于，
所述插入部至少具有插入口，该插入口连通于所述陶瓷构件的表面的导入口并且设于比所述导入口靠深处的位置并形成开口，所述插入体能够向所述插入口插入，
而且，在所述导入口与所述插入口相连通的连通部分具有随着朝向所述插入口去而变窄的二级的锥形孔部或锥角平滑地变化的锥面为曲面状的锥形孔部，
所述锥形孔部随着朝向所述插入口去而锥角变大，且所述锥形孔部与所述插入口相连，
所述插入部形成从所述插入口朝向更深处延伸的贯通孔，
而且，所述传感器具有沿轴线方向延伸的传感器元件，所述陶瓷构件是分隔件，所述插入体是与所述传感器元件电连接的引线。
2.一种传感器，其至少具有插入体和陶瓷构件，该陶瓷构件具有供所述插入体插入的插入部，该传感器的特征在于，
所述插入部至少具有插入口，该插入口连通于所述陶瓷构件的表面的导入口并且设于比所述导入口靠深处的位置并形成开口，所述插入体能够向所述插入口插入，
而且，在所述导入口与所述插入口相连通的连通部分，从所述导入口侧起依次具有笔直部以及深处侧锥形孔部，
所述笔直部从所述导入口朝向所述插入口延伸，
所述深处侧锥形孔部随着从所述笔直部朝向所述插入口去而变窄，且与所述插入口相连，
所述插入部形成从所述插入口朝向更深处延伸的贯通孔，
而且，所述传感器具有沿轴线方向延伸的传感器元件，所述陶瓷构件是分隔件，所述插入体是与所述传感器元件电连接的引线。
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