CN117589840A - 气体传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体传感器，能够减少端子配件向传感器元件的宽度方向的偏移，将端子配件与传感器元件的电极垫片可靠地电连接。气体传感器具备：传感器元件，在轴线方向上延伸并具有电极垫片；端子配件，经由接触部而与电极垫片连接；及筒状的分隔件，保持端子配件的后端侧，端子配件具备在与轴线方向交叉的方向上延伸的止动部，接触部和止动部收容于分隔件的内部，在一个电极垫片和与其连接的一个端子配件构成的组中，当沿着传感器元件的宽度方向观察时，将最接近分隔件的一侧的内表面的一个电极垫片的端部设为垫片端，将垫片端与接触部的距离设为DA，将分隔件的一侧的内表面与止动部的前端的距离设为DB，满足DA＞DB。

Description

气体传感器

技术领域

本发明涉及具备对被检测气体的浓度进行检测的传感器元件和端子配件的气体传感器。

背景技术

作为对汽车等的废气中的氧、NOx的浓度进行检测的气体传感器，已知一种具有使用了固体电解质的板状的传感器元件的气体传感器。

作为这种气体传感器，广泛使用如下气体传感器：在板状的传感器元件的相向的主面的后端侧设置多个电极垫片(电极端子部)，使棒状(线状)的端子配件与该电极垫片分别电接触而将来自传感器元件的传感器输出信号取出到外部，或者向层叠于传感器元件的加热器供电(专利文献1)。

该端子配件具有与电极垫片接触的弹簧接触部和从弹簧接触部折回的弹簧保持部，弹簧保持部被保持于分隔件(绝缘玻璃)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017－116273号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，沿传感器元件的宽度方向观察，例如棒状的端子配件中的弹簧接触部与电极垫片大致点接触。因此，当弹簧接触部由于气体传感器的组装时、使用期间的振动等而在宽度方向上振动时，存在与电极垫片的连接被切断、电连接的可靠性降低的可能。

因此，本发明的目的在于提供一种气体传感器，能够减少端子配件向传感器元件的宽度方向的偏移，将端子配件与传感器元件的电极垫片可靠地电连接。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明的气体传感器具备：传感器元件，在轴线方向上延伸，并在后端侧外表面具有电极垫片；端子配件，在所述轴线方向上延伸，并经由接触部而与所述电极垫片电连接；及筒状的分隔件，在所述轴线方向上延伸，并保持所述端子配件的后端侧，所述气体传感器的特征在于，所述端子配件具备在与所述轴线方向交叉的方向上延伸的止动部，所述接触部和所述止动部收容于所述分隔件的内部，在一个所述电极垫片和与该电极垫片连接的一个所述端子配件构成的组中，当沿着所述传感器元件的宽度方向观察时，将最接近所述分隔件的一侧的内表面的所述一个电极垫片的端部设为垫片端，将所述垫片端与所述接触部的距离设为DA，将所述分隔件的所述一侧的内表面与所述止动部的距离设为DB，则满足DA＞DB。

若弹簧接触部由于气体传感器的组装时、使用期间的振动等而在宽度方向上振动，则在振动达到最大时，止动部与分隔件的内表面抵接，此时的最大振幅为DB。

另一方面，根据该气体传感器，垫片端与接触部的距离DA大于DB。这样一来，即使在弹簧接触部的振动达到最大而止动部与内表面抵接时，接触部依然位于比垫片端靠内侧处(即，接触部维持与电极垫片的接触)，因此能够抑制端子配件(特别是棒状)与电极垫片的连接被切断而电连接的可靠性降低的情况。

在本发明的气体传感器中，也可以是，所述止动部沿着所述径向设置于与所述接触部不同的位置。

根据该气体传感器，能够根据分隔件的内表面形状等，在与接触部不同的位置设置止动部，设计的自由度增加。

在本发明的气体传感器中，也可以是，所述端子配件为棒状。

由于棒状的端子配件容易向传感器元件的宽度方向偏移，因此能够有效地应用本发明。

发明效果

根据本发明，能够得到一种气体传感器，能够减少端子配件向传感器元件的宽度方向的偏移，将端子配件与传感器元件的电极垫片可靠地电连接。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的气体传感器的剖视图。

图2是沿着图1的A-A线的剖视图。

图3是端子配件的立体图。

图4是端子配件的变形例的立体图。

图5是表示端子配件的止动部朝向传感器元件的宽度方向上的分隔件的内表面中的远侧的内表面延伸的例子的剖视图。

具体实施方式

基于图1～图3对本发明的实施方式进行详细说明。图1是本发明的实施方式所涉及的气体传感器1的剖视图，图2是沿着图1的A-A线的剖视图，图3是端子配件75的立体图。

在图1中，气体传感器(NOx传感器)1具备：传感器元件21；保持件(陶瓷保持件)30，具有在轴线O方向上贯通并使传感器元件21插通的贯通孔32；壳体11，围绕陶瓷保持件30的径向外周；及分隔件91。

传感器元件21中的形成有检测部22的靠前端部位比陶瓷保持件30向前端突出。

在陶瓷保持件30的贯通孔32的后端侧形成有与贯通孔32连通的填充用孔30h，通过向填充用孔30h填充密封材料(在本例中为滑石)41，从而传感器元件21被气密地保持在陶瓷保持件30的贯通孔32内。

在陶瓷保持件30的后端侧配置有保持多个端子配件75、76的分隔件91。分隔件91呈有底圆筒状，后端侧成为底部91e。

如图2所示，在分隔件91的侧壁91s的内侧，沿着轴线O方向形成有多个用于保持端子配件75、76的保持槽91r。

另外，端子配件75具有向径向外侧扩展的弯曲部75s，在分隔件91的侧壁91s的内侧形成有用于卡定于弯曲部75s的朝向斜向的相向壁91p。

端子配件75在传感器元件21的宽度方向的两端侧各配置有一个，端子配件76在传感器元件21的宽度方向的中央配置有一个。

另外，在分隔件91的中心部分形成有用于配置传感器元件21的中心孔91h，多个保持槽91r与中心孔91h连通。并且，端子配件75、76经由保持槽91r和中心孔91h而与传感器元件21的电极垫片24(图1)接触。

另外，在分隔件91的底部91e形成有端子配件75、76的插通孔(未图示)。

返回图1，传感器元件21的靠后端部位比陶瓷保持件30和壳体11向后方突出，在形成于该靠后端部位的各电极垫片24压接并电连接有端子配件75、76。

另外，端子配件76配置于比端子配件75靠前端侧处。另外，经由接触部C2而与端子配件76电连接的电极垫片24也配置于比经由接触部C1而与端子配件75电连接的电极垫片24靠前端侧处。

另一方面，端子配件75、76的后端侧与引线71连接，引线71穿过密封材料85而引出到外部。

另外，包括电极垫片24在内的传感器元件21的靠后端部位被外筒81覆盖。以下，更详细地进行说明。

传感器元件21呈带板状(板状)，在轴线O方向上延伸，并且在朝向测定对象的前端侧(图示下侧)具备由检测用电极等(未图示)构成并对被检测气体中的特定气体成分进行检测的检测部22。传感器元件21的横截面呈在前后为恒定的大小的长方形(矩形)，并以陶瓷(固体电解质等)为主体而形成为细长的形状。

该传感器元件21自身与以往公知的传感器元件相同，在固体电解质(构件)的靠前端部位配置有构成检测部22的一对检测用电极，在与该传感器元件21相连的靠后端部位，露出形成有检测用输出取出用的引线71连接用的电极垫片24。

另外，在本例中，在传感器元件21中，在以层叠状形成于固体电解质(构件)的陶瓷材料的靠前端部位内部设置有加热器(未图示)，在靠后端部位露出形成有用于向该加热器施加电压的引线71连接用的电极垫片24。

虽然未图示，但这些电极垫片24形成为纵长矩形，例如在传感器元件21的靠后端部位处，在带板的宽幅面(两面)横向排列有三个或两个电极端子。

另外，在传感器元件21的检测部22覆盖有由氧化铝或尖晶石等构成的多孔质的保护层(未图示)。

壳体11呈在前后为同心异径的筒状，前端侧为小径，并具有用于外嵌并固定后述的保护件51、61的圆筒状的圆环状部(以下也称为圆筒部)12，在圆筒部12的后方(图示上方)的外周面设有呈比其大的直径的、用于向发动机的排气管固定的螺钉13。并且，在螺钉13的后方具有用于利用该螺钉13拧入传感器1的多边形部14。另外，在该多边形部14的后方连接设置有圆筒部15，该圆筒部15用于外嵌并焊接对气体传感器1的后方进行覆盖的保护筒(外筒)81，在圆筒部15的后方具有外径比其小且薄壁的铆接用圆筒部16。

另外，在图1中，该铆接用圆筒部16为了铆接后而向内侧弯曲。

另一方面，壳体11具有在轴线O方向上贯通的内孔18。内孔18的内周面具有从后端侧朝向前端侧而向径向内侧逐渐变细的锥状的台阶部17。

在壳体11的内侧配置有由绝缘性陶瓷(例如氧化铝)构成且形成为大致短圆筒状的陶瓷保持件30。陶瓷保持件30具有凸缘部31，凸缘部31的朝向前端的面卡定于台阶部17，并且陶瓷保持件30被铆接用圆筒部16从后端侧经由密封材料42、套筒43等按压。由此，陶瓷保持件30被定位在壳体11内，并且被间隙配合。

另一方面，在本方式中，传感器元件21的前端部位由双层构造构成，由分别具有通气孔(孔)的有底圆筒状的保护件(保护罩)51、61一起覆盖。保护件51、61的后端外嵌并焊接于壳体11的圆筒部12。

另外，如图1所示，在穿过密封材料85而引出到外部的各引线71的前端所设置的各端子配件75、76利用其弹性而压接并电连接于形成于传感器元件21的靠后端部位的各电极垫片24。并且，在本例的气体传感器1中，包括该压接部的各端子配件75、76设置在各保持槽91r内(图2)，该各保持槽91r设置在配置到外筒81内的绝缘性的分隔件91内。另外，分隔件91卡定于配置在外筒81内的碟形弹簧82。

另一方面，在外筒81的后端侧的外表面嵌合有保护外筒83，在保护外筒83的内侧配置有密封材料(例如橡胶)85。而且，在外筒81与保护外筒83之间介入安装有防水性的通气过滤器95。

另外，引线71穿过配置于外筒81的后端部的内侧的密封材料85而引出到外部，通过对保护外筒83进行缩径铆接而压缩该密封材料85，由此保持该部位的气密。

接着，参照图2、图3，对端子配件75进行说明。

在本例中，端子配件75是截面为圆或纵横比为1∶1.0至1∶1.2的多边形的棒状端子(在本例中截面为圆形)，并由金属的线材形成。但是，端子配件75并不限定于棒状，例如也可以是将金属板切下并进行冲压等而成的板状。

另外，端子配件75一体地具有在轴线O方向上延伸的主体部75a和将主体部75a的前端向传感器元件21侧折回而成的弹簧接触部75b。并且，通过弹簧接触部75b相对于主体部75a在径向上弹性挠曲，从而弹簧接触部75b与电极垫片24接触。

另一方面，主体部75a的后端侧经由压接端子而与引线71连接。

在此，如图2、图3所示，端子配件75具备在与轴线O方向交叉的方向(在图2中为沿着传感器元件21的主面的方向)上延伸的止动部75p。具体地说，止动部75p是使构成弹簧接触部75b的开放端的前端部向沿着传感器元件21的主面的方向弯曲成L字形而形成的。

端子配件75的接触部C1和止动部75p收容于分隔件91的内部。

另外，将止动部75p规定为“在与轴线O方向交叉的方向上延伸”的理由在于，假设止动部75p在轴线O方向上延伸的情况下，如后所述，止动部75p无法与分隔件91的一个内表面91si抵接，因此无法减少止动部75p(端子配件75)向传感器元件21的宽度方向的偏移。

在此，考虑一个电极垫片241和与其连接的一个端子配件751的组。电极垫片241位于传感器元件21的一个主面(图2的上表面侧)的三个电极垫片24中的最左侧。另外，端子配件751位于两个端子配件75中的左侧。

并且，在上述的电极垫片241和端子配件751的组中，在沿着传感器元件21的宽度方向观察时，将与分隔件91的一个内表面91si(侧壁91s的内表面)最接近的电极垫片241的端部设为垫片端，将垫片端与接触部C1的距离设为DA，将一个内表面91si与端子配件751的止动部751p的距离设为DB，满足DA＞DB。这里，一侧的内表面91si是分隔件91的在传感器元件21的宽度方向上的两侧的内表面中的左侧的内表面，并且是靠近电极垫片241和端子配件751的一侧的内表面。

如此一来，若弹簧接触部75b由于气体传感器1的组装时、使用期间的振动等而在宽度方向上振动，则在振动达到最大时，止动部751p与内表面91si抵接，此时的最大振幅为DB。

另一方面，垫片端与接触部C1的距离DA大于DB。因此，即使在弹簧接触部75b的振动达到最大而止动部751p与内表面91s抵接时，接触部C1依然位于比垫片端靠内侧处(即，接触部C1维持与电极垫片241的接触)，因此能够抑制端子配件751(特别是棒状)与电极垫片241的连接被切断而电连接的可靠性降低的情况。

另外，在本例中，端子配件75和弹簧接触部75b是截面为圆形的棒状，弹簧接触部75b与电极垫片24大致点接触，因此接触部C1确定为一点。另一方面，在端子配件75是截面为多边形的棒状或板状的情况下，接触部C1有时在沿着传感器元件21的主面的方向(宽度方向)上具有一定范围的区域。在该情况下，将该区域的宽度方向的中点视为接触部C1。

另外，从轴线O方向取得气体传感器1的CT图像，并从图2那样的剖视图观察弹簧接触部75b与电极垫片24的接点附近的图像来判定接触部C1。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够以各种方式来实施。

例如，在上述实施方式中，止动部75p通过使弹簧接触部75b的前端部弯曲成L字形而形成，其结果是，在沿径向观察时，止动部75p与接触部C1位于同一直线上。

然而，例如，如图4所示，止动部175p也可以沿着端子配件175的径向设置于与接触部C1不同的位置。另外，在图4的例子中，具体而言，止动部175p使弹簧接触部175b的构成开放端的前端部向沿着传感器元件21的主面的方向弯曲成L字形，并且使弹簧接触部175b中的比止动部175p靠前端的部分向电极垫片24侧鼓出，将该鼓出部作为接触部C1。

另外，将图2的主体部75a、弯曲部75s改称为主体部175a、弯曲部175s。

然而，止动部75p、175p需要配置于端子配件75、175中的比主体部75a与弹簧接触部75b之间的折回部靠前端侧(弹簧接触部75b侧)处。这是因为，比折回部靠前端侧更容易挠曲而向传感器元件21的宽度方向偏移。

另外，在本例中，相对于配置于传感器元件21的宽度方向的两端侧的端子配件75设置了止动部75p。这是因为，传感器元件21的端部的端子配件75比中央的端子配件76更容易振动。但是，并不限于此，也可以在传感器元件21的宽度方向的中央侧的端子配件76设置止动部。

而且，如图5所示，端子配件752的止动部752p也可以朝向传感器元件21的宽度方向上的分隔件91的两侧的内表面中的远侧的内表面91si延伸。

具体而言，在图5中，考虑一个电极垫片242和与其连接的一个端子配件752的组。电极垫片242位于传感器元件21的一个主面(图2的上表面侧)的三个电极垫片24中的最右侧。另外，端子配件752位于两个端子配件75中的右侧。

并且，在上述的电极垫片242和端子配件752的组中，在沿着传感器元件21的宽度方向观察时，将最接近分隔件91的一侧的内表面91si(侧壁91s的内表面)的电极垫片242的端部设为垫片端，将垫片端与接触部C1的距离设为DA，将一侧的内表面91si与端子配件752的止动部752p的距离设为DB，满足DA＞DB。这里，一侧的内表面91si是分隔件91的在传感器元件21的宽度方向上的两侧的内表面中的左侧的内表面，并且是远离电极垫片242和端子配件752的一侧的内表面。

在图5的例子中，也是由于垫片端与接触部C1的距离DA大于DB，因此能够抑制端子配件752与电极垫片242的连接被切断而电连接的可靠性降低的情况。

另外，图5的端子配件752是其止动部752p在比其他端子配件75、76靠后端侧处沿传感器元件21的宽度方向延伸的形态。

在端子配件为棒状的情况下，例如能够使用圆或纵横比为1∶1.0至1∶1.2的多边形的截面的端子配件。

另外，应用本发明的气体传感器并不限于氧传感器，只要是具备端子配件的气体传感器，则也可以是NOx传感器、氢传感器等对其他种类的气体进行检测的气体传感器。

传感器元件也不限于板型，也可以是筒型元件。

另外，在本例中，止动部与端子配件一体，是使端子配件的一部分弯曲而形成的，但也可以是例如在端子配件的预定的位置通过焊接等结合板状且分体的止动部的形态。

附图标记说明

1 气体传感器

21 传感器元件

24 电极垫片

241、242 一个电极垫片

75、175 端子配件

751、752 一个端子配件

75p、175p止动部

91分隔件

91si分隔件的内表面

C1 接触部

O 轴线

Claims (3)

1.一种气体传感器，具备：

传感器元件，在轴线方向上延伸，并在后端侧外表面具有电极垫片；

端子配件，在所述轴线方向上延伸，并经由接触部而与所述电极垫片电连接；及

筒状的分隔件，在所述轴线方向上延伸，并保持所述端子配件的后端侧，

所述气体传感器的特征在于，

所述端子配件具备在与所述轴线方向交叉的方向上延伸的止动部，

所述接触部和所述止动部收容于所述分隔件的内部，

在一个所述电极垫片和与该电极垫片连接的一个所述端子配件构成的组中，当沿着所述传感器元件的宽度方向观察时，将最接近所述分隔件的一侧的内表面的所述一个电极垫片的端部设为垫片端，将所述垫片端与所述接触部的距离设为DA，将所述分隔件的所述一侧的内表面与所述止动部的前端的距离设为DB，则满足DA＞DB。

2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，

所述止动部设置于与所述接触部不同的位置。

3.根据权利要求1或2所述的气体传感器，其特征在于，

所述端子配件为棒状。