JP2004296218A - センサ - Google Patents

Abstract

【課題】リード線に対して外力が印加された場合においても、リードフレームおよびリード線の抜け落ちが生じ難く、各電流経路の絶縁性を維持できる接続端子部材を有するセンサを提供する。
【解決手段】全領域空燃比センサ２の接続端子部材２４は、フレーム固着部２５とリード線固着部２６とが連結変形部２７により連結されており、連結変形部２７（詳細には、屈曲部２８）が変形することで、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離が変化する。このため、リード線４６に外力（引っ張り力）が印加された場合には、連結変形部２７が変形することにより、外力が直接的にフレーム固着部２５およびリード線固着部２６に作用するのを避けることができる。よって、リード線固着部２６からのリード線４６の抜け落ちや、フレーム固着部２５からのリードフレーム１０の抜け落ちなどが、発生し難くなる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ素子に設けられる電極端子部と接続されるリードフレームと外部回路接続用のリード線とを電気的に接続する接続端子部材を有するセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、センサ素子の後端側に設けられる電極端子部に接続するためのリードフレームが固着されるフレーム固着部を先端側に備えると共に、リード線が固着されるリード線固着部を後端側に備えて構成される接続端子部材を有するセンサが知られている。
【０００３】
このような接続端子部材を有するセンサとしては、内燃機関などの排気系（排気管など）に設置し、排ガス中の酸素濃度等を測定するためのガスセンサや排ガス温度を測定するための温度センサなどが挙げられる。
そして、センサに用いられる接続端子部材としては、例えば、特許文献１に記載のように、フレーム固着部としての筒状部２８と、リード線固着部としての芯線カシメ部２４と、を備えて構成されたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
この接続端子部材では、加締め固定によりリード線固着部（芯線カシメ部２４）にリード線２０が固着され、加締め固定および溶接によりフレーム固着部（筒状部２８）にリードフレーム（電極リード１６）が固着されている。これにより、接続端子部材は、リード線とリードフレームとを電気的に接続している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２６０４３１号公報（図３、接続端子１８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のセンサに備えられる接続端子部材は、リード線固着部とフレーム固着部との相対位置が常に一定の固定状態となる構成であるため、リード線に対して何らかの外力（引っ張り力）が印加された場合には、リード線固着部およびフレーム固着部に対して外力が直接的に作用して、リード線やリードフレームが接続端子部材から抜け落ちる可能性が高くなる。
【０００７】
他方、接続端子部材が備えられるセンサにおいて、他の構成部材における製造寸法誤差の影響により、リードフレームとリード線との実際の相対距離が設計上の距離とは異なる値となる場合がある。このような問題については、リード線とリードフレームとの実際の相対距離に対して、接続端子部材の長さ寸法（リード線固着部からフレーム固着部までの寸法）が不足しないように、接続端子部材の長さ寸法を長めに設定しておくとよい。
【０００８】
しかし、リード線とリードフレームとの実際の相対距離に対して、接続端子部材の長さ寸法が長すぎる場合には、接続端子部材およびリードフレームを限られた領域内（センサ内部）に収容するにあたり、リードフレームが湾曲した状態で配置されることがある。このようなリードフレームの変形に伴い、隣接するリードフレーム同士の接触やリードフレームと他の導電性部材（センサ素子の周囲を取り囲む外筒など）との接触などが生じて、接続端子部材およびリードフレームを含む電流経路に異常を生じる虞がある。
【０００９】
そこで、本発明はこうした問題に鑑みなされたものであり、リード線に対して外力が印加された場合においても、リードフレームおよびリード線の抜け落ちが生じ難く、各電流経路を正常に維持できる接続端子部材を有するセンサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、センサ素子の後端側に設けられる電極端子部に接続するリードフレームを固着するためのフレーム固着部を先端側に備えると共に、リード線を固着するためのリード線固着部を後端側に備え、リードフレームとリード線とを電気的に接続する導電性材料からなる接続端子部材を有するセンサであって、接続端子部材が、フレーム固着部とリード線固着部とを連結すると共に、フレーム固着部とリード線固着部との相対距離を変化させるように変形する連結変形部を備えること、を特徴とするセンサである。
【００１１】
このセンサに備えられる接続端子部材は、フレーム固着部とリード線固着部とが連結変形部により連結されており、連結変形部が変形することで、フレーム固着部とリード線固着部との相対距離が変化するよう構成されている。
このため、リード線に外力（引っ張り力）が印加された場合には、連結変形部が変形することにより、外力が直接的にフレーム固着部およびリード線固着部に作用するのを避けることができる。これにより、リード線固着部からのリード線の抜け落ちや、フレーム固着部からのリードフレームの抜け落ちなどが、発生し難くなる。
【００１２】
また、この接続端子部材は、連結変形部の変形によりフレーム固着部とリード線固着部との相対距離が変化することから、当該接続端子部材が備えられるセンサのうち他の構成部材に製造寸法誤差が生じた場合であっても、その製造寸法誤差を吸収して、リード線とリードフレームとを適切に接続することができる。つまり、他の構成部材により定められるリード線とリードフレームとの実際の相対距離に応じて、連結変形部が変形することにより、フレーム固着部とリード線固着部との相対距離を適切に設定することができる。
【００１３】
これにより、リードフレームが他の導電性部材などと接触するのを防ぐことができ、接続端子部材およびリードフレームを含む電流経路を良好に確保することができる。
よって、本発明によれば、リード線に外力が印加された場合であっても、リード線やリードフレームが接続端子部材から抜け落ち難く、リード線とリードフレームとの導通を接続端子部材を介して良好に維持できるセンサを得ることができる。
【００１４】
次に、上述のセンサについては、請求項２に記載のように、連結変形部が、リード線固着部からフレーム固着部に向かう軸線方向に平行な面における断面形状が略Ｕ字形に形成された屈曲部を有し、該屈曲部の変形によりフレーム固着部とリード線固着部との相対距離が変化するとよい。
【００１５】
このセンサに備えられる接続端子部材においては、略Ｕ字形の開口部分が拡大する方向に屈曲部が弾性変形すると、フレーム固着部とリード線固着部との相対距離が長くなり、略Ｕ字形の開口部分が縮小する方向に屈曲部が弾性変形すると、フレーム固着部とリード線固着部との相対距離が短くなる。
【００１６】
このため、リード線に対し、リードフレームから遠ざかる方向の外力（引っ張り力）が印加された場合には、略Ｕ字形の開口部分が拡大する方向に屈曲部が弾性変形して、フレーム固着部とリード線固着部との相対距離が長くなることで、外力が直接的にフレーム固着部およびリード線固着部に作用するのを避けることができる。
【００１７】
また、リード線に対し、リードフレームに近づく方向の外力（押し込み力）が印加された場合には、略Ｕ字形の開口部分が縮小する方向に屈曲部が弾性変形して、フレーム固着部とリード線固着部との相対距離が短くなることで、リードフレームの変形（湾曲）を防止し、リードフレームが他の導電性部材などと接触するのを防ぐことができる。
【００１８】
よって、本発明によれば、リード線やリードフレームが接続端子部材から抜け落ち難く、リード線とリードフレームとの導通を良好に維持できる。
次に、上述のセンサについては、請求項３に記載のように、屈曲部が、リードフレームの後端に当接すると共に、フレーム固着部とリードフレームとの相対位置を規定するように形成されるとよい。
【００１９】
このセンサに備えられる接続端子部材においては、屈曲部およびフレーム固着部は共に接続端子部材を構成する部分であることから、屈曲部が変形していない場合には、両者の相対位置は一定となる。また、リードフレームの後端は、屈曲部に当接することにより屈曲部との相対位置が一定に定まることから、屈曲部に当接する状態のリードフレームは、フレーム固着部との相対位置についても一定に定まることになる。
【００２０】
つまり、リードフレームをフレーム固着部に固着するにあたり、リードフレームの後端を屈曲部に当接させてフレーム固着部との相対位置を一定位置に設定しつつ、溶接、カシメあるいは圧入などを行うことで、フレーム固着部とリードフレームとの相対位置に誤差が生じるのを防ぐことができる。
【００２１】
なお、リードフレームに当接する位置規定部を、屈曲部とは別に形成することで、フレーム固着部とリードフレームとの相対位置を規定することもできる。しかし、屈曲部が、フレーム固着部とリード線固着部との相対距離を変化させる機能と、位置規定部としての機能とを併せて備えることで、接続端子部材の構成を単純化することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００２２】
よって、本発明によれば、フレーム固着部とリードフレームとの相対位置を適切に規定できると共に、低コストで製造することができる接続端子部材を有するセンサを得ることができる。
次に、上述のセンサにおいては、請求項４に記載のように、連結変形部は、自身の変形に必要な変形用荷重の大きさが、リードフレームをフレーム固着部から引き抜くために必要な引き抜き荷重（フレーム引き抜き荷重）およびリード線をリード線固着部から引き抜くために必要な引き抜き荷重（リード線引き抜き荷重）のいずれの荷重よりも小さいとよい。
【００２３】
このセンサに備えられる接続端子部材は、リード線に外力が印加された場合において、リードフレームまたはリード線がフレーム固着部またはリード線固着部から引き抜かれる前に連結変形部が変形することとなり、リード線固着部およびフレーム固着部に対して外力が直接的に作用するのを確実に防ぐことができる。
【００２４】
よって、本発明によれば、リード線やリードフレームが接続端子部材から抜け落ちるのを確実に防止でき、リード線とリードフレームとの電気的な接続状態を良好に維持することができる。
なお、連結変形部は、自身が破断しない範囲において連結変形部の変形量が最大値（許容最大変形量）となるときに、連結変形部に印加される荷重の大きさ（許容最大荷重）が、フレーム引き抜き荷重およびリード線引き抜き荷重のいずれの荷重よりも小さい値であることがより好ましい。これにより、連結変形部の変形量が許容最大変形量となるまでは、リード線固着部およびフレーム固着部に対して外力が直接的に作用するのを確実に防止することができる。
【００２５】
次に、上述のセンサにおいては、請求項５に記載のように、リード線が挿通されるリード線挿通孔を有する絶縁部材が備えられており、リード線固着部は、リード線挿通孔には挿通できず、絶縁部材におけるリード線挿通孔の周囲部分に係止される形状に形成されているとよく、また、連結変形部は、フレーム固着部とリード線固着部との相対距離が拡大する変形方向への許容最大変形量が、リード線固着部が絶縁部材に係止される際の連結変形部の変形量よりも大きくなるように形成されているとよい。
【００２６】
このようなリード線固着部および連結変形部を有する接続端子部材は、連結変形部の変形量が許容最大変形量となる前に、リード線固着部が絶縁部材に係止されることとなり、連結変形部が許容最大変形量を超えて変形するのを防ぐことができる。これにより、外力の印加に伴う連結変形部の破断、ひいては接続端子部材の断線を防ぐことができ、リード線とリードフレームとの電気的な接続状態を良好に維持することができる。
【００２７】
よって、本発明によれば、リード線に対して外力が印加された場合であっても、接続端子部材の断線を防ぐことができると共に、接続端子部材およびリードフレームを含む電流経路の断線を防ぐことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を適用した実施例を、図面と共に説明する。なお、本実施例では、特定ガスを検出するガスセンサの一種である全領域空燃比センサ２（以下、空燃比センサ２ともいう）について説明する。なお、空燃比センサ２は、自動車や各種内燃機関における空燃比フィードバック制御に使用するために、測定対象となる排ガス中の特定ガスを検出する検出素子（センサ素子）が組み付けられるとともに、内燃機関の排気管に装着される。
【００２９】
図１は、実施例の接続端子部材２４を備える空燃比センサ２の全体構成を示す断面図である。
空燃比センサ２は、排気管に固定するためのネジ部１０３が外表面に形成された筒状の主体金具１０２と、軸線方向（図中上下方向）に延びる板状形状をなす検出素子４と、検出素子４の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ６と、検出素子４とセラミックスリーブ６との間に配置される５個のリードフレーム１０と、外部回路（例えば、電子制御装置（ＥＣＵ））接続用のリード線４６にリードフレーム１０を電気的に接続する接続端子部材２４と、を備えている。
【００３０】
検出素子４は、軸線方向に延びる板状形状をなし、測定対象となるガスに向けられる先端側（図中下方）に検出部８が形成され、後端側（図中上方）の外表面のうち表裏の位置関係となる第１板面２１および第２板面２３に電極端子部３０，３１，３２，３４，３６が形成されている。リードフレーム１０は、検出素子４とセラミックスリーブ６との間に配置されることで、検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３４，３６にそれぞれ電気的に接続される。
【００３１】
なお、主体金具１０２の筒内部には、検出素子４の径方向周囲を取り囲む状態で、筒状のセラミックホルダ１０６、タルク粉末１０８および上述のセラミックスリーブ６が、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。また、セラミックスリーブ６と主体金具１０２の後端部との間には、加締リング１１２が配置されており、セラミックホルダ１０６と主体金具１０２の筒内部との間には、気密性を維持するためのパッキン１０９が配置されている。なお、主体金具１０２の後端部１１４は、加締リング１１２を介してセラミックスリーブ６を先端側に押し付けるように、加締められている。
【００３２】
検出素子４は、軸線方向（図１における上下方向）に延びる板状形状に形成された素子部と、同じく軸線方向に延びる板状形状に形成されたヒータとが積層されて、長方形状の軸断面を有する板状形状に形成されている。なお、空燃比センサ２として用いられる検出素子４は従来公知のものであるため、その内部構造等の詳細な説明は省略するが、その概略構成は以下のようである。
【００３３】
まず、素子部は、固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素濃淡電池素子と、同じく固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素ポンプ素子と、これらの両素子の間に積層され、中空の測定ガス室を形成するためのスペーサとから構成される。この固体電解質基板は、イットリアを安定化剤として固溶させたジルコニアから形成され、多孔質電極は、Ｐｔを主体に形成される。また、測定ガス室を形成するスペーサは、アルミナを主体に構成されており、中空の測定ガス室の内側には、酸素濃淡電池素子の一方の多孔質電極と、酸素ポンプ素子の一方の多孔質電極が露出するように配置されている。なお、測定ガス室は、素子部の先端側に位置するように形成されており、この測定ガス室が形成される部分が検出部８に相当する。
【００３４】
ついで、ヒータは、アルミナを主体とする絶縁基板の間に、Ｐｔを主体とする発熱抵抗体パターンが挟み込まれて形成されている。
そして、素子部とヒータとは、セラミック層（例えば、ジルコニア系セラミックやアルミナ系セラミック）を介して互いに接合される。
【００３５】
このような検出素子４では、第１板面２１の後端側（図１における上側）に３個の電極端子部３０，３１，３２が形成され、第２板面２３の後端側に２個の電極端子部３４，３６が形成されている。電極端子部３０，３１，３２は、素子部に形成されるものであり、１つの電極端子部は、測定ガス室の内側に露出する酸素濃淡電池素子の一方の多孔質電極と酸素ポンプ素子の一方の多孔質電極と共用する形で電気的に接続される。また、電極端子部３０，３１，３２のうち残りの２つの電極端子部は、酸素濃淡電池素子の他方の多孔質電極と酸素ポンプ素子の他方の多孔質電極と各々電気的に接続されている。また、電極端子部３４，３６は、ヒータに形成されるものであり、ヒータの厚さ方向に横切るビア（図示せず）を介して発熱抵抗体パターンの両端に各々接続されている。
【００３６】
つまり、電極端子部３０，３１，３２は、排気ガス中の特定ガスの検出結果に応じた電流（検出電流）が流れる電流経路の一部を形成しており、電極端子部３４，３６は、ヒータの発熱に用いられる電流（ヒータ電流）が流れる電流経路の一部を形成している。
【００３７】
そして、検出素子４は、図１に示すように、先端側（図１における下方）の検出部８が、排気管に固定される主体金具１０２の先端より突出した状態で、この主体金具１０２の内部に固定される。
一方、図１に示すように、主体金具１０２の先端側（図１における下方）外周には、検出素子４の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ４２，４３が、溶接等によって取り付けられている。
【００３８】
また、主体金具１０２の後端側外周には、外筒４４が溶接等により固定されている。外筒４４の後端側（図１における上方）の内側には、５本のリード線４６（２本は図示省略）を挿通するためのリード線挿通孔が形成されたセラミックセパレータ４８とグロメット５０とが配置されている。なお、リード線４６は、検出素子４の各電極端子部３０，３１，３２，３４，３６と外部との電気的接続を、接続端子部材２４およびリードフレーム１０を介して行うために備えられる。
【００３９】
セラミックセパレータ４８は、セラミックからなる絶縁材料で構成されており、軸線方向略中央の外周面に全周にわたり外向きに突出するフランジ部６２が形成されている。このフランジ部６２は、外筒４４において内向きに突出する形態で形成された外筒側支持部６４と、セラミックセパレータ４８のうちフランジ部６２よりも先端側部分（図１における下側部分）の周囲を包囲する筒状の筒状部材７８と、の間で支持されている。なお、筒状部材７８は、外筒４４において内向きに突出する形状の筒状部材保持部７９とセラミックセパレータ４８の先端側部分との間で挟持されることにより保持されている。
【００４０】
また、セラミックセパレータ４８は、リード線４６を挿通するために軸線方向に形成されたリード線挿通孔６６と、リード線挿通孔６６に連通した接続端子配置部６７と、を備えている。
接続端子配置部６７は、接続端子部材２４を収容可能に形成されると共に、リード線挿通孔６６の開口部の周囲に接続端子部材２４（詳細には、後述するリード線固着部２６）を係止可能な接続端子係止部６８が形成されている。
【００４１】
また、グロメット５０は、ゴムなどの弾性材料で形成されており、外筒４４の後端側の開口部の内側に配置され、外筒４４に形成される加締め部６５により保持されている。
検出素子４は、主体金具１０２の筒内先端側から順番に配置されるセラミックホルダ１０６、タルク粉末１０８、セラミックスリーブ６と、セラミックスリーブ６との間に配置されるリードフレーム１０とを介して主体金具１０２に保持されている。また、検出素子４は、電極端子部３０，３１，３２，３４，３６が形成された後端側における径方向周囲が、セラミックスリーブ６に覆われた状態で保持される。
【００４２】
図２に、検出素子４および５本のリードフレーム１０が挿通孔５４に配置された状態のセラミックスリーブ６を２分割したときの縦断面を表す一部断面斜視図を示す。なお、図２では、セラミックスリーブ６のみを断面として表しており、検出素子４およびリードフレーム１０は、断面ではなく外観を表している。
【００４３】
セラミックスリーブ６は、図２に示すように、軸線方向に延びる筒状の本体部５８と、本体部５８の後端側（図における上方）に突出する突出部５２と、本体部５８の後端側外周面から外向きに延設された最も外径が大きい径大部５１と、を備えて形成されると共に、検出素子４およびリードフレーム１０を挿通するための挿通孔５４が、中心軸部分の先端側から後端側にかけて貫通して形成されている。
【００４４】
また、セラミックスリーブ６は、挿通孔５４のうち、検出素子４の第１板面２１および第２板面２３に対応する内壁の後端側に、内壁面から内向きに突出して形成されるリブ部５５がそれぞれ２個ずつ（図２では、１個のみを図示）備えられている。挿通孔５４の後端側に備えられる４個のリブ部５５は、６個のリードフレーム配置領域５６（図２では、１個のみを図示）の境界を形成している。
【００４５】
さらに、セラミックスリーブ６の後端面（図２における上端面）には、軸線方向（図２における上下方向）に高低差を有する凹凸形状に形成された後端面段差部５７が形成されている。後端面段差部５７は、セラミックスリーブ６のうち最も後端側に位置する４個の後端側凸状部５９（図２では、２個の図示を省略）と、後端側凸状部５９よりも先端側方向に窪んだ形状の６個の後端側凹状部６０（図２では、２個の図示を省略）とから形成されている。なお、後端側凸状部５９は、リブ部５５と一体に構成されている。
【００４６】
後端側凸状部５９およびリブ部５５は、リードフレーム配置領域５６および後端側凹状部６０に配置される複数のリードフレーム１０どうしが接触するのを阻止する仕切り部として機能している。つまり、後端側凸状部５９およびリブ部５５を有するセラミックスリーブ６は、隣接して配置されるリードフレーム１０どうしが電気的に導通するのを阻止することにより、電流経路が不良となるのを防止することができる。
【００４７】
次に、リードフレーム１０について説明する。
図６に、リードフレーム１０の外観を表した斜視図を示す。なお、図６では、リードフレーム１０のうち後述する後端面当接部１７から接合部１９に至る部分の一部を省略して表している。
【００４８】
リードフレーム１０は、導電性材料（インコネルなど）からなる板状部材を曲げ加工して形成されており、図６に示すように、フレーム本体１２と、フレーム本体１２の先端側（図における下側）が折り曲げられて形成された折曲部１４と、を備えて構成されている。
【００４９】
リードフレーム１０のうちフレーム本体１２の後端（図における上側端部）には、接続端子部材２４に接合される接合部１９が形成されている。また、フレーム本体１２のうち検出素子４とセラミックスリーブ６（詳細には、挿通孔５４の内壁面）との間に配置される部分には、検出素子４とセラミックスリーブ６との隙間間隔方向が振幅方向となる波形形状の波状部分１６が形成されている。
【００５０】
さらに、フレーム本体１２のうちセラミックスリーブ６の後端面（詳細には、後端面段差部５７）に配置される部分には、後端側凹状部６０に当接する面を形成するように折り曲げられた後端面当接部１７が形成されている。また、フレーム本体１２のうち、後端面当接部１７の先端側に隣接する位置決め部１８は、セラミックスリーブ６のリードフレーム配置領域５６に配置される。
【００５１】
次に、接続端子部材２４について説明する。
図３に、リードフレーム１０およびリード線４６が接続された状態の接続端子部材２４の斜視図を示す。なお、図３では、リードフレーム１０のうち軸線方向における中間部分を省略して表している。また、リード線４６は、可撓性の導電性材料からなる芯線４７と、芯線４７の周囲を被覆する絶縁性材料からなる被覆部４９と、を備えて構成されている。
【００５２】
接続端子部材２４は、導電性材料（例えば、インコネルなど）により形成されており、リードフレーム１０（詳細には、接合部１９）を固着するために先端側に形成されるフレーム固着部２５と、リード線４６（詳細には、芯線４７）を固着するために後端側に形成されるリード線固着部２６と、フレーム固着部２５およびリード線固着部２６を連結する連結変形部２７と、を備えて構成されている。
【００５３】
連結変形部２７は、縦断面形状（換言すれば、リード線固着部２６からフレーム固着部２５に向かう軸線方向に平行な面における断面形状）が略Ｕ字形状に形成された屈曲部２８を備えており、屈曲部２８が弾性変形することでフレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離を変化させるように構成されている。
【００５４】
つまり、連結変形部２７は、屈曲部２８が略Ｕ字形の開口部分が拡大する方向に弾性変形することで、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離が長くなるように変形する。また、連結変形部２７は、屈曲部２８が略Ｕ字形の開口部分が縮小する方向に弾性変形することで、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離が短くなるように変形する。
【００５５】
このため、リード線４６に対し、リードフレーム１０から遠ざかる方向の外力（引っ張り力）が印加された場合には、略Ｕ字形の開口部分が拡大する方向に屈曲部２８が弾性変形して、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離が長くなることで、外力が直接的にフレーム固着部２５およびリード線固着部２６に作用するのを避けることができる。
【００５６】
また、リード線４６に対し、リードフレーム１０に近づく方向の外力（押し込み力）が印加された場合には、略Ｕ字形の開口部分が縮小する方向に屈曲部２８が弾性変形して、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離が短くなることで、リードフレーム１０の変形（湾曲）を防止し、リードフレーム１０が他の導電性部材（外筒４４など）と接触するのを防ぐことができる。
【００５７】
なお、屈曲部２８は、自身の少なくとも一部がフレーム固着部２５のうちリードフレーム１０が挿通される部分の延長線上に配置されるように形成されており、フレーム固着部２５に挿通されたリードフレーム１０（詳細には、接合部１９）の後端が当接するよう形成されている。そして、屈曲部２８およびフレーム固着部２５は共に接続端子部材２４を構成する部分であることから、屈曲部２８が変形していない場合には、両者の相対位置は一定となる。また、リードフレーム１０は、屈曲部２８に当接することにより屈曲部２８との相対位置が一定に定まることから、屈曲部２８に当接する状態のリードフレーム１０は、フレーム固着部２５との相対位置についても一定に定まることになる。
【００５８】
つまり、屈曲部２８は、リードフレーム１０に当接して、フレーム固着部２５に対するリードフレーム１０の挿入寸法（挿入量）を規定することで、フレーム固着部２５とリードフレーム１０との相対位置を一定位置に設定している。
次に、図４に、リードフレーム１０およびリード線４６が接続される前の接続端子部材２４を表す斜視図、および接続端子部材２４の一部断面斜視図を示す。なお、図４では、左側に、リードフレーム１０およびリード線４６が接続される前の接続端子部材２４を表す斜視図を示し、右側に、左側に示した接続端子部材２４におけるＢ−Ｂ視断面を表した一部断面斜視図を示す。
【００５９】
また、図５に、接続端子部材２４のうち、連結変形部２７の一部とフレーム固着部２５に相当する部分の展開図を示す。
図５に示すように、フレーム固着部２５は、連結変形部２７の軸線方向先端側に連続して形成された平板状の背面部３７と、背面部３７の左側端部および右側端部からそれぞれ延設される２つの側面部３８と、側面部３８のうち背面部３７との接続側とは反対側の端部に形成される２つの凸部３９と、を備えて構成されている。
【００６０】
なお、背面部３７は、板面の略中央部分に板面の厚さ方向に貫通する四角形の開口部４０が形成されている。開口部４０の開口端面のうち先端側に位置する開口端面４１は、フレーム固着部２５におけるリードフレーム１０の挿通方向（図における上下方向）に略垂直な面として形成されている。
【００６１】
また、凸部３９の先端部７１は、後端部７２に近づくほど側面部３８との距離が長くなるテーパ形状に形成されている。なお、凸部３９における先端部７１とは、フレーム固着部２５へのリードフレーム１０の挿入時に、凸部３９のうちで最先にリードフレーム１０に接触する端部のことであり、凸部３９における後端部７２とは、凸部３９におけるリードフレーム１０の挿通方向の両端部のうち、先端部７１とは反対側の端部のことである。
【００６２】
このフレーム固着部２５のうち、側面部３８は、凸部３９を有する端部が背面部３７に対向するように、リードフレーム１０の挿通方向に垂直な断面形状が略Ｃ字型に曲げ加工されることで、図４に示すように形成される。これにより、フレーム固着部２５は、背面部３７および２つの側面部３８により、リードフレーム１０の接合部１９を包囲できる形状となる。
【００６３】
なお、２つの凸部３９は、側面部３８が曲げ加工されたときにリードフレーム１０に対向する部分の断面積の合計値が、開口部４０の開口面積よりも小さくなるように形成されている。すなわち、２つの凸部３９は、開口部４０に対して同時に収容できる形状に形成されている。
【００６４】
次に、図４に示すように形成された接続端子部材２４に対して、リードフレーム１０を加締めにより固着（固定）する作業手順について、簡単に説明する。
まず、接続端子部材２４のフレーム固着部２５に対して、接合部１９を挿入可能な位置にリードフレーム１０を配置し、そのあと、リードフレーム１０をフレーム固着部２５に挿入して、接続端子部材２４の屈曲部２８に接合部１９（リードフレーム１０の後端）が当接するまで、リードフレーム１０を移動させる。このとき、凸部３９の先端部７１がテーパ形状であることから、リードフレーム１０が凸部３９に係止されることなく、滑らかにフレーム固着部２５の内部にリードフレーム１０を挿入させることができる。
【００６５】
次に、側面部３８のうち凸部３９が形成された端部を背面部３７に近づけるように、２つの側面部３８に対して外力を印加することで、側面部３８を加締め変形させる。この側面部３８の変形に伴い、凸部３９によりリードフレーム１０（接合部１９）の一部を開口部４０に向けて変形させることにより、リードフレーム１０の一部が開口部４０の内部に配置される。つまり、背面部３７の開口端面４１および凸部３９によりリードフレーム１０（接合部１９）を変形させて張り出し部１１（図７参照）を形成させる。なお、張り出し部１１は、リードフレーム１０の軸線方向に対する垂直方向に突出する形状に形成される。
【００６６】
このような側面部３８の変形作業により、開口部４０の開口端面４１および凸部３９のそれぞれにリードフレーム１０の張り出し部１１を係合させると共に、リードフレーム１０をフレーム固着部２５に加締め固定させることができる。
この結果、リードフレーム１０の張り出し部１１が開口部４０の内部に配置されることにより、張り出し部１１が開口端面４１および凸部３９のそれぞれに係合する状態となり、リードフレーム１０は、フレーム固着部２５から抜け落ちるのが防止される。また、リードフレーム１０は、フレーム固着部２５のうち凸部３９および背面部３７に確実に当接するため、接続端子部材２４との電気的接続状態が良好となる。
【００６７】
次に、接続端子部材２４のうちリード線固着部２６について簡単に説明する。
リード線固着部２６は、図３および図４に示すように、連結変形部２７から連続して形成されるリード線背面部８０と、リード線背面部８０の左右両側部からそれぞれ延設される２つのリード線側面部８１と、を備えて構成されている。
【００６８】
リード線固着部２６は、２つのリード線側面部８１がそれぞれ曲げ加工されることで、リード線背面部８０と２つのリード線側面部８１とによりリード線４６の芯線４７を包囲できる形状に形成される（図４参照）。そして、このように形成されたリード線固着部２６に対してリード線４６の芯線４７を挿通した後、リード線背面部８０および２つのリード線側面部８１により囲まれる部分の断面積が縮小されるように、リード線側面部８１を加締め変形させることで、リード線４６の芯線４７をリード線固着部２６に固定することができる（図３参照）。
【００６９】
次に、セラミックセパレータ４８の接続端子配置部６７に接続端子部材２４が配置された際の、リード線固着部２６と接続端子係止部６８との隙間間隔Ｌ１を表す説明図を図７に示す。
接続端子部材２４のうちフレーム固着部２５は、接続端子配置部６７での軸線方向における配置位置が、リードフレーム１０（詳細には、リードフレーム１０の後端部）の位置によって決定される。そして、接続端子部材２４は、自身（詳細には、連結変形部２７）が外力を受けていない場合には、図７に示すように、リード線固着部２６と接続端子配置部６７の接続端子係止部６８との間に一定の隙間（隙間間隔Ｌ１）が生じる位置に配置される。
【００７０】
なお、接続端子部材２４のリード線固着部２６は、軸線方向（図における上下方向）に垂直な断面形状における外径寸法の最大値が、セラミックセパレータ４８のリード線挿通孔６６の内径寸法よりも大きい形状に形成されている。具体的には、リード線固着部２６のうち、リード線背面部８０（図４参照）の幅方向における外径寸法（換言すれば、一方のリード線側面部８１（図４参照）の最外端部から他方のリード線側面部８１の最外端部までの寸法）リード線挿通孔６６の内径寸法よりも大きい形状に形成されている。
【００７１】
このため、接続端子部材２４は、リード線側面部８１がセラミックセパレータ４８におけるリード線挿通孔６６の周囲部分（リード線挿通孔６６の先端側開口端面より形成される接続端子係止部６８）に係止される形状となり、リード線挿通孔６６に挿通することができない。
【００７２】
次に、接続端子部材２４の許容最大変形量を表す説明図を図８に示す。なお、図８では、左側に、外力（変形用荷重）を受けていない状態の接続端子部材２４の側面図を示し、右側に、外力（引っ張り方向の変形用荷重）が印加されて、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離が拡大する方向に連結変形部２７が変形した状態の接続端子部材２４の側面図を示す。
【００７３】
接続端子部材２４は、前述のように、外力の印加により連結変形部２７（詳細には、屈曲部２８）が変形することで、軸線方向における全長寸法が変化（縮小あるいは拡大）するよう構成されている。
図８の右側の図には、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離が拡大する方向に連結変形部２７が変形した状態であって、連結変形部２７が破断する直前まで外力を印加したときの接続端子部材２４の状態を示している。このときの変形量Ｌ２が、接続端子部材２４における許容最大変形量Ｌ２となる。
【００７４】
そして、本実施例の空燃比センサ２においては、空燃比センサ２を構成する構成部材（リードフレーム１０やセラミックセパレータ４８など）の各寸法に基づいて、許容最大変形量Ｌ２が隙間間隔Ｌ１よりも長くなるように、接続端子部材２４の形状（軸線方向寸法や屈曲部２８の形状）が設定されている。つまり、連結変形部２７は、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離が拡大する変形方向における許容最大変形量Ｌ２が、リード線固着部２６がセラミックセパレータ４８に係止される際の連結変形部２７の変形量（換言すれば、隙間間隔Ｌ１）よりも大きくなるように形成されている。
【００７５】
なお、このとき、フレーム固着部２５は、リードフレーム１０によって一定位置に規定されており、ほとんど移動することはない。
このようなリード線固着部２６および連結変形部２７を有する接続端子部材２４は、連結変形部２７の変形量が許容最大変形量Ｌ２となる前に、リード線固着部２６の後端がセラミックセパレータ４８の接続端子係止部６８に係止されることとなり、連結変形部２７が許容最大変形量Ｌ２を超えて変形するのを防ぐことができる。これにより、外力の印加に伴う連結変形部２７の破断を防止し、接続端子部材２４の断線を防ぐことができるため、リード線４６とリードフレーム１０との電気的な接続状態を良好に維持することができる。
【００７６】
また、接続端子部材２４は、連結変形部２７が許容最大変形量Ｌ２だけ変形するために必要な外力（許容最大荷重）が、リードフレーム１０をフレーム固着部２５から引き抜くために必要な引き抜き荷重（フレーム引き抜き荷重）およびリード線４６をリード線固着部２６から引き抜くために必要な引き抜き荷重（リード線引き抜き荷重）のいずれの荷重よりも小さくなるように構成されている。具体的には、屈曲部２８の形状を変更することで、変形用荷重の大きさと連結変形部２７の変形量との関係が調整されている。
【００７７】
このような接続端子部材２４は、リード線４６に外力が印加された場合において、リードフレーム１０またはリード線４６がフレーム固着部２５またはリード線固着部２６から引き抜かれる前に、連結変形部２７が変形することになる。
なお、本実施例においては、セラミックセパレータ４８が特許請求の範囲に記載の絶縁部材に相当する。
【００７８】
以上、説明したように、本実施例の全領域空燃比センサ２に備えられる接続端子部材２４は、フレーム固着部２５とリード線固着部２６とが連結変形部２７により連結されており、連結変形部２７が変形することで、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離が変化するよう構成されている。
【００７９】
このため、リード線４６に外力（引っ張り力）が印加された場合には、連結変形部２７が変形することにより、外力が直接的にフレーム固着部２５およびリード線固着部２６に作用するのを避けることができる。これにより、リード線固着部２６からのリード線４６の抜け落ちや、フレーム固着部２５からのリードフレーム１０の抜け落ちなどが、発生し難くなる。
【００８０】
また、この接続端子部材２４は、連結変形部２７の変形により、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離が変化するように構成されている。このため、全領域空燃比センサ２のうち接続端子部材２４の他の構成部材（リードフレーム１０、セラミックスリーブ６、セラミックセパレータ４８など）に製造寸法誤差が生じた場合であっても、その製造寸法誤差を吸収して、リード線４６とリードフレーム１０とを適切に接続することができる。つまり、接続端子部材２４は、空燃比センサ２において他の構成部材により定められるリード線４６とリードフレーム１０との実際の相対距離に応じて、連結変形部２７が変形することにより、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離を適切に設定することができる。
【００８１】
これにより、リードフレーム１０が、空燃比センサ２のうち他の導電性部材（外筒４４など）と接触するのを防ぐことができ、接続端子部材２４およびリードフレーム１０を含む電流経路を良好に確保することができる。
また、接続端子部材２４においては、リードフレーム１０をフレーム固着部２５に固着する際には、リードフレーム１０の後端を屈曲部２８に当接させることで、フレーム固着部２５との相対位置が一定位置となるように容易に設定することができる。このようにして、接続端子部材２４とフレーム固着部２５との相対位置を一定位置に設定して、両者をカシメにより固着することで、フレーム固着部２５とリードフレーム１０との実際の相対位置が設計上の相対位置とは異なる位置となるのを防ぐことができ、誤差が生じるのを防ぐことができる。
【００８２】
さらに、屈曲部２８は、フレーム固着部２５とリード線固着部２６との相対距離を変化させる機能と、リードフレーム１０とフレーム固着部２５との相対位置を一定位置に規定する位置規定部としての機能とを併せて備えている。このため、位置規定部を屈曲部２８とは別に備える必要が無くなり、接続端子部材２４の構成を単純化することができ、接続端子部材２４および全領域空燃比センサ２の製造コストの低減を図ることができる。
【００８３】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、リードフレームと接続端子部材との固着方法およびリード線と接続端子部材との固着方法は、カシメに限られることはなく、溶接あるいは圧入などの固着方法を用いることができる。
【００８４】
また、屈曲部は、断面形状が略Ｕ字形のものに限られることはなく、断面形状が略Ｗ字形や波状形状、略Ｖ字形状に形成されていてもよい。
さらに、接続端子部材の適用対象となるセンサは、全領域空燃比センサに限られることはなく、酸素センサ、ＮＯｘセンサ、温度センサなど他の種類のセンサに対して本発明の接続端子部材を適用することができる。
【００８５】
また、リード線固着部の断面形状は、周方向の全てにおける径方向寸法がリード線挿通孔の内径寸法よりも大きい必要はなく、いずれか一部の方向における径方向寸法がリード線挿通孔の内径寸法よりも大きくなり、絶縁部材に係合するように形成されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の接続端子部材を備える空燃比センサの全体構成を示す断面図である。
【図２】検出素子およびリードフレームが挿通孔に配置された状態のセラミックスリーブの一部断面斜視図である。
【図３】リードフレームおよびリード線が接続された状態の接続端子部材の斜視図である。
【図４】リードフレームおよびリード線が接続される前の接続端子部材を表す斜視図および一部断面斜視図である。
【図５】接続端子部材のうち、連結変形部の一部とフレーム固着部に相当する部分の展開図である。
【図６】リードフレームの外観を表した斜視図である。
【図７】セラミックセパレータの接続端子配置部に接続端子部材が配置された際の、リード線固着部と接続端子係止部との隙間間隔を表す説明図である。
【図８】接続端子部材の許容最大変形量を表す説明図である。
【符号の説明】
２…全領域空燃比センサ、４…検出素子、１０…リードフレーム、１９…接合部、２４…接続端子部材、２５…フレーム固着部、２６…リード線固着部、２７…連結変形部、２８…屈曲部、３０，３１，３２，３４，３６…電極端子部、４６…リード線、４８…セラミックセパレータ、６６…リード線挿通孔、６８…接続端子係止部。

Claims (5)

1. センサ素子の後端側に設けられる電極端子部に接続するリードフレームを固着するためのフレーム固着部を先端側に備えると共に、リード線を固着するためのリード線固着部を後端側に備え、前記リードフレームと前記リード線とを電気的に接続する導電性材料からなる接続端子部材を有するセンサであって、
   前記接続端子部材は、前記フレーム固着部と前記リード線固着部とを連結すると共に、前記フレーム固着部と前記リード線固着部との相対距離を変化させるように変形する連結変形部を備えること、
   を特徴とするセンサ。
2. 前記連結変形部は、前記リード線固着部から前記フレーム固着部に向かう軸線方向に平行な面における断面形状が略Ｕ字形に形成された屈曲部を有し、該屈曲部の変形により前記フレーム固着部と前記リード線固着部との相対距離が変化すること、
   を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
3. 前記屈曲部は、前記リードフレームの後端に当接すると共に、前記フレーム固着部と前記リードフレームとの相対位置を規定すること、
   を特徴とする請求項２に記載のセンサ。
4. 前記連結変形部は、自身の変形に必要な変形用荷重の大きさが、前記リードフレームをフレーム固着部から引き抜くために必要な引き抜き荷重および前記リード線を前記リード線固着部から引き抜くために必要な引き抜き荷重のいずれの荷重よりも小さいこと、
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンサ。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のセンサあって、
   前記リード線が挿通されるリード線挿通孔を有する絶縁部材を備えており、
   前記リード線固着部は、前記リード線挿通孔には挿通できず、前記絶縁部材における前記リード線挿通孔の周囲部分に係止される形状であり、
   前記連結変形部は、前記フレーム固着部と前記リード線固着部との相対距離が拡大する変形方向への許容最大変形量が、前記リード線固着部が前記絶縁部材に係止される際の前記連結変形部の変形量よりも大きいこと、
   を特徴とするセンサ。

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