JP2007047093A - センサ - Google Patents

Abstract

【目的】 端子金具保持部材内にセンサ素子を挿入することで、内部に配置された端子金具が素子側面の各電極端子に押付けられる端子接続構造を有するセンサで、端子金具保持部材が、内側面に絶縁用仕切り壁を備えているもので、素子挿入のガイド性を損なうことなく、前記壁を挟んで配置される端子金具の先端同士の接触の発生等を防ぐ。
【構成】 絶縁用仕切り壁７６，７７の先端向き面のうち同壁の根元寄り部位に平坦面７６ｈ，７７ｈを設けた上で、該平坦面７６ｈ，７７ｈと同壁における素子２１の側部表面２６とに対向する内側面７６ｓ，７７ｓとのなす角に面取り７６ｋ，７７ｋを設けた。面取り７６ｋ，７７ｋがあるため、ガイド性は損なわれない。平坦面７６ｈ，７７ｈがある分、端子金具５１の先端５６の、絶縁用仕切り壁７６，７７の先端向き面からの突出を防止できるので、同壁を挟んで配置される端子金具の先端同士が接触するのを防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排気ガスなどの被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するための酸素センサやＮＯｘセンサ、ＨＣセンサといったガスセンサ、或いは被測定ガスの温度を検出するための温度センサなどのように、測定対象検出用のセンサ素子を備えてなるセンサに関する。

従来より、ガスセンサ素子、或いは温度センサの感温素子のように、軸線方向に延びる長寸の板状或いは棒状をなす各種のセンサ素子（以下、単に素子ともいう）を用いた各種のセンサがある。このようなセンサ（例えば酸素センサ）は、例えばエンジンの排気ガス管に取付けられるネジ部を備えて筒状に形成された金具本体（主体金具）の内部に、センサ素子を、その先端側に形成された検出部を金具本体の先端から突出させ、後端寄り部位を同金具本体の後端側から突出させるようにして固定している。このようなセンサでは、通常、その素子の後端寄り部位の両側部表面に、検出出力の取り出し用の電極端子や、素子に形成されたヒーターへの通電用などの電極端子を含めた複数の電極端子（端子電極）を素子の幅方向（横方向）に絶縁間隔をおいて備えている。そして、これらの各電極端子と、センサの外部に引き出されるリード線との電気的な接続は、その各電極端子に、各リード線の先端に接続された端子金具（金属端子又はリードフレーム）をそのバネ性を用いて押付けるようにして当接ないし圧接するようにしたものがある（特許文献１，２）。このような端子金具は、各リード線の先端にその一端が取付けられ、例えば先端において折返し状（例えばＵ字状）に曲げられた板バネをなすＵ字部のうちの一方の脚片を電極端子に押付ける接続部（以下、電極接続部という）としている。

このような端子接続構造においては、図１１−Ａに示したように、複数のリード線（図示せず）の各先端にそれぞれ接続した端子金具５１を、セラミック等の絶縁材からなり筒状に形成された端子金具保持部材（セパレータともいわれる）７１の内側に絶縁を保持して対向状に配置しておき、その対向する端子金具５１の相互間に、上記したセンサ素子２１を、その後端２７側から、同図−Ｂに示したように、同素子２１の長手方向に相対的に挿入することによって、端子金具５１のそれぞれを外向きに弾性変形（圧縮）させて同素子２１の側部表面の各電極端子２５に押付けられるようにされている。すなわち、素子２１の端子金具保持部材７１内への挿入（以下、素子の挿入又は単に挿入とも言う）によって、各端子金具５１をそれ自身のバネ性により外側に押し広げるようにし、対向する端子金具５１間で素子２１の側部表面に形成された各電極端子２５の部位を挟み付けるようにして、両者の電気的な導通をとる構成とされている。

ところで、このような端子接続構造に使用される端子金具保持部材７１においては、図１２の横断面図に示したようにその内側面７５において凸となし、端子金具５１が相互に絶縁が保持されて配置されるように絶縁用仕切り壁７６，７７が、図１１に示したように、端子金具保持部材７１の軸線方向に沿って設けられている。そして、その絶縁用仕切り壁７６，７７を介して隣り合う端子金具５１を相互に絶縁を保持した上で、対向する端子金具５１、５１相互間の素子挿入用空孔７２に素子２１が挿入されるように形成されている。ここで、対向する絶縁用仕切り壁７６，７７の相互間（向き合う端面相互の間）の寸法Ｌ１、及び素子２１の幅Ｗ方向を規制する素子挿入用空孔７２の幅寸法Ｌ２は、それぞれ素子２１の厚みＴ又は幅Ｗより若干大き目とされるが、端子金具相互間の絶縁の確実性と共に素子２１の位置精度を高めるため、Ｌ１は素子２１の厚みＴに対して０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ大きめとされる程度であり、Ｌ２は素子２１の幅Ｗに対して０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ大きめとされる程度であり、その隙間は小さい。

一方、このような端子接続構造を得るには、素子２１の後端寄り部位を金具本体の後端側から突出させるようにした半組立体と、端子金具５１を内側に絶縁を保持して配置してなる端子金具保持部材７１を含む半組立体とを同軸状に位置決めし、その状態において、端子金具保持部材７１内において対向する端子金具５１の相互間に、センサ素子２１をその後端２７側から相対的に挿入することが行われる（図９参照）。ところが、上記したように、素子２１の各部寸法Ｔ，Ｗに対し、素子挿入用空孔７２の各部寸法Ｌ１，Ｌ２は僅かに大きいだけである。このため、この素子２１の挿入において、各半組立体の組立上の誤差（心ずれ等）により、図１３−Ａ，Ｂの模式図に示したように、素子挿入用空孔７２に対し、素子２１の心（軸）ずれ誤差や素子２１の軸線回りの回転等があると、素子２１の後端の一部が絶縁用仕切り壁７６，７７の先端向き面（先端面）７６ａ，７７ａに衝突して、その挿入ができないことや、その挿入が困難となることがある。

この対策としては、図１４に示したように、端子金具保持部材（以下、単に保持部材ともいう）７１の絶縁用仕切り壁７６，７７の先端向き面７６ａ，７７ａを、保持部材７１の後端側に向けて傾斜する傾斜面とすることが考えられる（特許文献１、２）。このようにしておけば、素子２１の後端２７の一部が絶縁用仕切り壁（特許文献１、２における絶縁リブ）７６，７７の先端向き面７６ａ，７７ａに衝突したとしても、その傾斜面にガイドされるため、素子２１の挿入が可能或いは容易となる。すなわち、このように絶縁用仕切り壁７６，７７の先端向き面に傾斜面を設けておくことにより、素子２１の挿入において、それが図１４中に２点差線で示したように、素子挿入用空孔７２に対して多少心ずれしていたとしても、素子２１の後端が絶縁用仕切り壁の傾斜面をなす先端向き面７６ａ，７７ａに衝突した後、その傾斜面に案内される形で同空孔７２内に導き入れることができるためである。
特開２００１−１８８０６０号公報 図１ 特開２００２−２９６２２３号公報 図１

ところが、図１４或いは特許文献１、２に示されるように、絶縁用仕切り壁７６，７７の先端向き面（先端面）７６ａ，７７ａの全体を傾斜面とした場合には、次のような解決すべき課題があった。このように先端向き面（先端面）７６ａ，７７ａの全体を傾斜面とした場合には、その傾斜の分、絶縁用仕切り壁７６，７７の先端においては同壁が存在しないことになる。一方、この種のセンサに使用される端子金具５１は、その先端５６において、折返し状（例えばＵ字状）に曲げられた板バネからなるものが、その壁相互間に配置される。この端子金具５１の先端５６は、素子２１の挿入におけるガイドをなすように外広がり状にされるが、そのＵ字部の折り返しをなす先端５６の部位は、傾斜に対応して先端向き面（先端面）７６ａ，７７ａから飛び出た形態となってしまう。このように、その先端５６のうち、先端向き面（先端面）７６ａ，７７ａより飛び出している部位は、絶縁用仕切り壁７６，７７による規制が不十分となる。このため、その先端５６は、素子２１の挿入時の横向き力や、挿入後における端子金具５１の横振れ等により、その壁を挟んで反対側に配置されている端子金具５１の先端５６に接触してしまう可能性があり、絶縁不良を招く危険性があるという重大な問題があった。そして、ガイド性は、素子２１の挿入方向と、各先端向き面（先端面）７６ａ，７７ａとのなす傾斜角が小さい程高められるのであるが、そのようにする程こうした問題は大きくなる。

こうした問題を解決するためには、端子金具５１をその先端５６が絶縁用仕切り壁７６、７７の先端向き面７６ａ、７７ａより突出しないように、その端子金具５１自体を端子金具保持部材７１の奥所にずらせばよいわけである。しかし、そのようにすれば端子金具保持部材７１の長大化を招き、ひいてはセンサ全体の長大化を招いてしまうことから、コンパクト化、軽量化の要請に反することとなってしまう。さらに、このように端子金具５１自体を端子金具保持部材７１の奥所にずらした場合には、ずらした分、素子２１の後端寄り部位２３における素子挿入用空孔７２内への挿入深さを大きくする必要がある。その結果、素子２１の後端の突出長を大きいものとすることになるため、素子自体の挿入時における折損の危険性が高くなるといった問題もある。

本発明は、上記した端子接続構造を有するセンサにおける、こうした問題点に鑑みてなされたもので、内部に複数の端子金具を絶縁を保持して配置してなる端子金具保持部材内に素子を挿入する際において、そのガイド性が得られると共に、絶縁用仕切り壁を挟んで配置される端子金具相互間のその先端同士の接触による絶縁不良の発生やセンサの長大化等の問題を招くことのない、センサを提供することをその目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数の端子金具を内側に配置してなる絶縁材からなる端子金具保持部材内に、測定対象に向けられる先端側に検出部を備えかつ後端寄り部位の側部表面に複数の電極端子を備えてなる長寸のセンサ素子をその後端側からセンサ素子自身の長手方向に相対的に挿入することによって、前記端子金具のそれぞれが弾性変形して該センサ素子の側部表面の各電極端子に押付けられて接続されてなる端子接続構造を有するセンサであって、
前記端子金具保持部材が、その内側面において凸となし前記端子金具を相互に絶縁を保持して配置させる絶縁用仕切り壁をセンサ素子自身の長手方向に沿って備えているものにおいて、
該絶縁用仕切り壁の先端向き面のうち該絶縁用仕切り壁の前記内側面寄り部位に前記センサ素子の長手方向に対して略垂直をなす平坦面を設けると共に、該平坦面と該絶縁用仕切り壁における前記センサ素子の側部表面に対向する内側面とのなす角に面取りを設けてなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記センサ素子は、その後端面と前記電極端子のある側部表面とのなす角に面取りが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセンサである。請求項３に記載の発明は、前記絶縁用仕切り壁及び前記センサ素子における前記面取りが傾斜面取りであり、そのセンサ素子自身の側部表面に対する傾斜角度をθ１とし、前記絶縁用仕切り壁の前記面取りにおける前記側部表面に対向する前記内側面に対する傾斜角度をθ２としたとき、θ１≦θ２としたことを特徴とする請求項２に記載のセンサである。

本発明においては、絶縁用仕切り壁の先端向き面の全体を傾斜させてガイドとすることなく、上記手段におけるように、該絶縁用仕切り壁の先端向き面のうち該絶縁用仕切り壁の前記内側面寄り部位（根元寄り部位）に前記センサ素子の長手方向に対して略垂直をなす平坦面を設けると共に、該平坦面と該絶縁用仕切り壁における前記センサ素子の側部表面に対向する内側面とのなす角に面取りを設けたものであることから、端子金具の先端が絶縁用仕切り壁の先端向き面から突出するのを有効に防止できると共に、素子挿入時のガイド作用も得ることができる。すなわち、この種のセンサにおける端子金具の先端は、上記もしたように、折返し状に曲げられてなるのが普通であるが、本願発明におけるように、絶縁用仕切り壁の先端向き面の全体を傾斜させてガイドとすることなく、前記角に面取りを設けることでガイドとした場合には、その面取りを素子挿入における心ずれを吸収できる程度の適当な大きさとすることで、ガイドとしての支障も出ないし、端子金具の先端がその面取りから突出するのを容易に防止できる。このように本発明においては、センサの長大化や、絶縁用仕切り壁を挟んで配置される端子金具の先端同士の接触による絶縁不良を招くこともなく、素子挿入におけるガイドとなすことができる、という特有の効果が得られる。

前記センサ素子は、請求項２に記載のように、その後端面と前記電極端子のある側部表面とのなす角に面取りが付けられているとよい。センサ素子は、その基材がセラミック等の脆性材料から形成されるので、その挿入時に後端が絶縁用仕切り壁の先端向き面に衝突する際には亀裂やカケ等の損傷が発生しやすい。しかし、請求項２に記載のように、その後端に面取りをつけておけばそのような損傷の発生を有効に防止できる。加えて、その面取りが設けられている場合には、素子挿入時のガイド性も良くなるため、その挿入の円滑化が図られる。そして、この場合においては、請求項３に記載のように、θ１≦θ２なる関係とするのが好ましい。これは図１０−Ａに示したように、同図中の素子２１の挿入時における心ずれ（Ｚ）が大きく、素子２１の面取り２８が、絶縁用仕切り壁７６の面取り７６ｋにおける先端の角Ｐより外側（図左側）にはみ出ているような場合には、その角Ｐに衝突して、その角Ｐが欠けやすい。一方で、θ１≦θ２なる関係にあれば、図１０−Ｂに示したように、その角Ｐに衝突するのを回避できるため、その欠けを防止できるためである。

以下、本発明のセンサを実施するための最良の形態について、図１〜図９に基づいて詳細に説明する。ただし、本形態では、排気ガス中の酸素濃度を検出する全領域空燃比センサにおいて具体化したものであり、したがって、まずこのセンサの全体について詳細に説明する。図中、１は全領域空燃比センサであり、筒状をなす金具本体１１（以下、単に本体１１ともいう）の内側に、測定対象に向けられる先端側（図示下側）に検出部（図示せず）２１ａを備えた長寸で、横断面が矩形をなす板状又は棒状のセラミックを主体として形成されたセンサ素子２１が気密を保持して固定されている。金具本体１１は、その内周面が下から順次大径となるように同心で段付円筒状に形成されており、外周面の下端寄り部位にはエンジンの排気管への固定用のネジ１２が形成されている。このような本体１１の内側であってセンサ素子２１の外側には同素子２１を気密を保持して固定する気密保持、固定手段が充填状に設けられている。この気密保持、固定手段は、本体１１の内側の下方の段部に内ツバが支持されてなる筒体３０が介挿され、その筒体３０の内側であってその内ツバの上に、下からアルミナから形成されたホルダ３１、シール材（本例では滑石）３２、３３が配置されている。そして、シール材３３の上にはスリーブ３５が配置され、リングワッシャ３６を介して、本体１１の後端寄り部位の円筒部１５に連設された薄肉のカシメ用円筒部１６を内側に折り曲げかつ先端側に圧縮し、内部のシール材３２、３３等を圧縮することで、素子２１を金具本体１１の内側に気密状に固定している。なお、スリーブ３５等の内側中央は、軸線Ｇ方向からみて横断面が素子２１の横断面に対応する矩形（長方形）穴とされ、素子２１が本体１１内において同軸状に固定されている。

なお、このように固定されている素子２１は、検出部２１ａのある先端側（図１下側）を本体１１の先端面より所定量（長さ）突出させ、後端寄り部位２３をスリーブ３５の後端面より所定量（長さ）突出させている。なお、金具本体１１の先端から突出している素子２１の先端（検出部２１ａ）は、本形態では、その周囲を包囲するように、複数の穴の設けられた二重構造からなるプロテクタ（保護カバー）１８が本体１１の先端に固定されている。なお、本体１１の軸線Ｇ方向の中間部において、外周に突出状に形成された大径部１９は、センサ１の排気管（図示せず）への取付けにおいて、本体１１のねじ１２をねじ込む際のねじ込み用の多角形部であり、この多角形部の下面にはシール用のガスケット２０が取着されている。

ここで、このように本体１１内に固定された素子２１について図１及び図２を参照して詳細に説明する。本形態に使用されている素子２１は、そのうち、スリーブ３５から突出している後端寄り部位２３には、図２に示したように、その幅広面をなす各側部表面（以下、単に表面ともいう）２６に３つ又は２つの電極端子２５が横に並んで形成されている。これらの電極端子２５は、検出部２１ａからの検出出力取り出し用のものと、素子２１に形成された図示しないヒーターへの電圧印加用のものであり、いずれも、素子２１の長手方向に沿って細長い矩形状を呈している。なお、この電極端子２５は、印刷されたメタライズベースを素子２１と同時焼成により形成されてなるものであり、その厚みは極めて薄いため、拡大図以外では、その表面は素子２１の表面２６と面一で示している。また、素子２１の後端面２７と電極端子２５のある各幅広面をなす表面２６とのなす角には、その稜線に沿って面取り２８が付けられている。この面取り２８はＣ０．０５〜Ｃ０．４程度とされており、図２中において示したように、素子２１自身の側部表面２６に対する傾斜角度θ１は４５度とされている。なお、本形態のセンサ１は、図９に示したように、このような素子２１が本体１１内に固定されている下部の半組立体１０１と、次に説明する、それ以外の部品からなる上部の半組立体１０２とを後述するように組み付けることで製造される。

次に、上記において説明したセンサ１の下部の半組立体１０１以外の部位について図１に基づいて説明する。すなわち、センサ１の図示上端である後端から外部にはリード線６１が詳細には図示しないが、本形態では５本引き出されており、センサ１内に位置するその各先端の芯線にはカシメによって、端子金具５１がそれぞれ取り付けられている。この端子金具５１は、それぞれが自身のバネ性によって素子２１の後端寄り部位２３を挟み付けるように、本体１１内に配置された絶縁材からなる筒状の端子金具保持部材７１内に配置されている。端子金具５１及び端子金具保持部材７１の詳細については後述する。各端子金具５１は、端子金具保持部材７１内に内挿された素子２１の各電極端子２５に、それぞれ電気的に接続されている。そして、このように端子金具５１を内側に配置してなる端子金具保持部材７１は、本体１１に固定されたケーシングをなす外筒８１の内側に次のように固定されている。すなわち、端子金具保持部材７１は、その外周に形成されたフランジ７３を外筒８１の内側に固定された支持リング８０の上に支持させる一方、端子金具保持部材７１の上端にはリード線６１が通された弾性シール材（ゴム）８５が配置されており、この弾性シール材８５は外筒８１の上端部の小径筒部８３を縮径するように圧縮することで、センサ１の後端部のシールを保持しつつ、外筒８５内に固定されている。

ここで、本形態のセンサ１に使用されている端子金具５１について、図１〜図５に基づいて詳述するが、本形態では、リード線６１に対応して５個の各端子金具５１を使用しており、いずれもその基本構成は同じであるが、本形態では、素子２１の一方（図２右）の側部表面２６に形成された２つの電極端子２５に接続されるものは、やや幅広の素材から形成されており、他方（図２左）の側部表面２６に形成された３つの電極端子２５に接続されるものは、やや幅狭の素材から形成されている。なお、本形態では、図２の左に示した３つの電極端子２５に押付けられる端子金具５１のうちの中央に位置するもののみ、図３−Ｂに示した形状を呈しているが、その他の端子金具は図３−Ａに示した形状を呈している。

図３−Ａに示した端子金具５１は、バネ性のある金属（例えば、インコネル（ＩＮＣＯ社の登録商標））の板を所定形状に打ち抜き、その後プレス成形されて形成されており、リード線６１の先端（芯線部）を掴むようにカシメられるリード線接続部５２以下、次のように形成されている。すなわち、リード線接続部５２の先端にはそこから下向きに略真直ぐに延びる支持部５５を備えており、この支持部５５の先端５６において、素子２１及び電極端子２５側に折り曲げられて折返し状をなすとともに素子２１側に向けて凸となす円弧状に湾曲する湾曲部５７を備えている。この湾曲部５７の折返された端（自由端）５８は支持部５５の中間部にて支持されるように形成されている。なお、この端子金具５１は、その湾曲部５７の中間部が素子２１の電極端子２５に押付けられる部位（電極接続部）とされているが、同部位には電極端子２５側に突出するＶ字形をなす凸部５７ｂが形成されている。また、支持部５５の一側には端子金具保持部材７１内において横ずれを防止するための横ずれ防止バネ５９ａが設けられているとともに、支持部５５の先端５６の一側には位置決め用のフック５９ｂが設けられている。

図３−Ｂに示した端子金具５１は、リード線６１の先端（芯線部）を掴むようにカシメられるリード線接続部５２以下、次のように形成されている。すなわち、リード線接続部５２の先端にはそこから下向きに略真直ぐに延びる中間部５３を備えており、この中間部５３の先端においては素子２１と反対側に約１／４円弧状に曲げられた折り曲げ部５４を備えている。そして、この折り曲げ部５４の外側先端において下向きに略真直ぐに延びる支持部５５を備えており、この支持部５５の先端５６において、素子２１及び電極端子２５側に折り曲げられて折返し状をなすとともに素子２１側に向けて凸となす円弧状に湾曲する湾曲部５７を備えている。この湾曲部５７の折返された端５８は折り曲げ部５４と支持部５５との境界近傍にて支持されるように形成されている。また、その湾曲部５７の中間部が素子２１の電極端子２５に押付けられる部位（電極接続部）とされ、同部位には電極端子２５側に突出するＶ字形をなす凸部５７ｂが形成されている。なお、図３−Ｂの端子金具５１は、図３−Ａに示したそれのように、横ずれ防止バネは５９ａが設けられていないが、支持部５５の先端５６の位置決め用のフック５９ｂは両側に設けられている。

次に、このような端子金具５１が内部に配置されている端子金具保持部材７１について図１〜図９に基づいて説明するが、これは本例ではアルミナからなり円筒状に形成されている。そして、その外側には上記したようにフランジ７３を備えており、その内側は次のように構成されている。すなわち、図７，８に示したように、横断面の中央に、素子２１がその長手方向に沿って挿入可能の素子挿入用空孔７２を備えている。また、空孔７２を図において左右に挟む配置で各端子金具５１が絶縁を保持して配置されるように、その内側面７５には、センサ１の軸線Ｇ方向に沿って絶縁用仕切り壁（絶縁リブ）７６、７７が凸となすように形成されている。そして、この絶縁用仕切り壁７６、７７により、端子金具保持部材７１の内側面７５の一方の側（図７左）には、３つの端子金具挿入用凹溝７５ａ〜７５ｃが形成され、他方の側には２つの端子金具挿入用凹溝７５ｄ〜７５ｅが設けられている。

一方、この絶縁用仕切り壁７６、７７の先端向き面７６ａ、７７ａには、センサ１の軸線Ｇ及び素子２１の長手方向に対して略垂直な平面からなる平坦面７６ｈ、７７ｈを、同壁の根元寄り部位に所定の幅Ｆ１で備えている（図６参照）。また、この平坦面７６ｈ、７７ｈと、同壁７６、７７における素子２１の側部表面２６に対向する対向する内側面７６ｓ，７７ｓとのなす角には面取り７６ｋ，７７ｋが形成されており、後端側（図１上端側）に向けて傾斜する傾斜面をなしている。なお、この面取り７６ｋ，７７ｋにおける素子２１の側部表面２６に対向する傾斜角度θ２は、３０度〜６０度の範囲とするのが好ましいが、本形態では４５度とされており、その幅Ｆ２は０．５ｍｍとされている。本形態では、上記したθ１とこのθ２の関係は、θ１≦θ２とされている。

他方、向かい合う仕切り壁７６、７７の横断面（図７）における絶縁用仕切り壁７６、７７相互の内側面７６ｓ，７７ｓ間の寸法Ｌ１は、素子２１の厚みＴより若干（例えば０．５ｍｍ）大きめに設定されている。また、素子挿入用空孔７２における素子２１の厚みＴに対応する部位には軸線Ｇ向に沿って横断面が台形をなす凸条部７８が形成され、この対向する凸条部７８相互の間の寸法Ｌ２が素子２１の幅Ｗより若干（例えば０．３ｍｍ）大きめに設定されている。なお、この凸条部７８の側部は、上記した図３−Ａの端子金具５１における横ずれ防止バネ５９が嵌り込む凹部７９をなしている。これにより、端子金具保持部材７１の内側はその先後に向けて図７に示した横断面形状を呈している。また、本形態ではこの凸条部７８の先端向き面についても、絶縁用仕切り壁７６、７７における先端向き面７６ａ、７７ａと同様に、それぞれ平坦面７８ｈと面取り（傾斜面）７８ｋを備えている。ただし、本形態では、端子金具保持部材７１の先端面７４には、端子金具５１の先端寄り部位に形成されたフック５９ｂが係合する係合用凹部７４ｂが切り込まれ、或いは凹設されている（図８参照）。

しかして、センサの組立においては、このような端子金具保持部材７１内の絶縁用仕切り壁７６、７７を挟むように、すなわち端子金具挿入用凹溝７５ａ〜７５ｃのそれぞれに、端子金具５１が軸線方向に沿って、湾曲部５７を内側（軸線寄り部位）にして配置され、相互に絶縁が保持されて配置され、その状態において、素子２１がその後端側から対向する端子金具５１の相互間に挿入される。なお、各端子金具５１の先端５６は、端子金具保持部材７１の先端より後端側に位置するようにして配置されていてもよいが、本形態では図９中の拡大図に示したように、絶縁用仕切り壁７６、７７の先端向き面７６ａ、７７ａの平坦面７６ｈ、７７ｈと略同じ高さにあり、湾曲部５７の先端５６寄り部位が面取り７６ｋ，７７ｋに倣うように位置しており、その先端５６に横向きの力が作用した場合には、絶縁用仕切り壁７６、７７のうち、先端の平坦面７６ｈ、７７ｈ及び面取り７６ｋ，７７ｋにてその動きが規制されるように設定されている。すなわち、絶縁用仕切り壁７６、７７を挟んで配置されている端子金具５１同士が、その先端５６において互いに接触しないようにされている。また、素子２１の挿入前は、それぞれ湾曲部５７が内側に張り出しているが、湾曲部５７相互の間隔は素子２１の厚みより小さいものとなっているか、湾曲部５７相互が押し合うようにされている（図９参照）。ただし、先端５６に向かうに従って湾曲部５７が離間して外広がり状をなしていることから、これが素子２１の後端２７の挿入開始時における入り口ないしガイドをなすようにされている。

因みに、このような端子金具５１の配置は、保持部材７１の後端（図１上端）側から、リード線６１の先端に、リード線接続部５２をカシメによって接続した端子金具５１を、各凹溝７５ａ〜７５ｃを通すようにして先端側に引き出し、各端子金具５１の先端のフック５９ｂを保持部材７１の先端７４の係合用凹部７４ｂに嵌るようにし、そしてリード線６１を後端側に引き戻すことで行われる。なお、リード線６１には端子金具５１とともに予め圧縮前の弾性シール材（ゴム）８５を通しておく。また、このような端子金具保持部材７１の外周にはその先端側から支持リング８０を外嵌してフランジ７３に当接するようにし、外筒８１を図示上から下に被せるようにし、外筒８１の中間部位を絞り込み、内側の支持リング８０の外側を絞り込むことで端子金具保持部材７１を外筒８１内に先端側への動きを規制して固定する。そして、外筒８１における弾性シール材８５の外側部位を絞り込むことで、弾性シール材８５を圧縮変形してリード線６１を含めて後端のシールすることで、図９に示した上方の半組立体１０２となる。

本形態のセンサ１は、図９に示したように、上記した素子２１を含む下方の半組立体１０１と、端子金具保持部材７１、端子金具５１及び外筒８１等からなる上方の半組立体１０２を得た後、その両者を上下に同軸状に配置する。そして下方の半組立体１０１において突出する素子２１の後端寄り部位２３を、端子金具保持部材７１内の対向する端子金具５１相互間に相対的に挿入する。こうすることで、素子２１の後端寄り部位２３が端子金具保持部材７１内に配置された各端子金具５１の対向する湾曲部５７の間に挿入される。このとき、端子金具５１のそれぞれの湾曲部５７が外側に押し広げられるように弾性変形してセンサ素子２１の側部表面の各電極端子２５にバネによって押付けられて電気的に接続され、端子接続構造が得られる。そして、この挿入において、外筒８１の先端を金具本体１１の後端寄り部位の円筒部１５に外嵌し、その下方の大径筒部８２の先端を金具本体１１の円筒部１５に全周レーザ溶接により固定することで図１のセンサとなる。

しかして、本形態のセンサ１は、その組立における素子２１の挿入において、その後端が端子金具保持部材７１内の対向する端子金具５１相互間に相対的に挿入されるのであるが、その際、図９の拡大図中に示したように、素子２１と端子金具５１相互間に相対的な心ずれ（軸ずれ）があるとしても、素子２１の後端面２７又はその面取り２８の部位が、端子金具保持部材７１における絶縁用仕切り壁７６、７７における先端向き面に面取り７６ｋ，７７ｋがあることから、その挿入においては、同面取り７６ｋ，７７ｋに案内されるため、その心ずれを許容して挿入がなされる。そして、絶縁用仕切り壁７６、７７の先端向き面７６ａ，７７ａの全体を傾斜させてガイドとすることなく、絶縁用仕切り壁７６、７７の先端向き面７６ａ，７７ａのうち同壁の根元寄り部位（内側面７５）には、素子２１の長手方向に対して略垂直をなす平坦面７６ｈ，７７ｈを設けて、その平坦面７６ｈ、７７ｈと、絶縁用仕切り壁７６、７７におけるセンサ素子２１の側部表面に対向する内側面７６ｓ、７７ｓとのなす角に面取り７６ｋ，７７ｋを設けたものであることから、端子金具５１の先端５６が絶縁用仕切り壁７６、７７の先端向き面７６ａ，７７ａから突出するのを有効に防止できる。すなわち、先端向き面７６ａ，７７ａの全体を傾斜させてガイドとした場合には、そのガイド（傾斜面）は、図９の拡大図中に、線Ｍとして示したものとなることから、端子金具５１の先端５６は絶縁用仕切り壁７６、７７の先端向き面７６ａ，７７ａから大きく突出することになりることから、絶縁用仕切り壁７６、７７を挟んで配置された端子金具５１同士の先端が、素子２１の挿入過程や挿入後において接触してしまう危険性がある。これに対して、本形態では、そのような突出を防止することができるため、端子金具５１を端子金具保持部材７１の奥所に移動するまでもなく、絶縁上の問題もないセンサとなすことができる。すなわち、本発明は、素子挿入時のガイドとしては、絶縁用仕切り壁７６、７７における先端向き面７６ａ，７７ａの全体を傾斜させるまでもなく、素子挿入時の心ずれ誤差に対応した適宜の大きさの面取りで十分であることと、そのような面取りとすることで、先端向き面に平坦面を残存させることができ、この平坦面と面取りとで、絶縁用仕切り壁を挟んで配置される端子金具の先端同士の接触が防止できることに着目してなされたものである。

加えて、本形態では、素子２１の後端面２７にも面取り２８が付与されている。このため、素子２１側に損傷が発生するのも防止される。その上に、絶縁用仕切り壁７６、７７の先端向き面の面取り７６ｋ，７７ｋとあいまって、高いガイド性が得られる。すなわち、素子２１の後端面２７に面取り２８が付与されている分、挿入時の心ずれを大きく許容できるといった効果もある。とくに本形態では、上記したように、素子２１の面取り２８が傾斜面取りであり、その素子自身の側部表面２６に対する傾斜角度θ１と、絶縁用仕切り壁７６、７７の面取り７６ｋ，７７ｋの傾斜角度θ２とを、θ１≦θ２としたため、次のような効果もある。すなわち、図１０−Ａに示したように、同図中の素子２１の挿入時における心ずれＺが大きく、素子２１の面取り２８が、絶縁用仕切り壁７６の面取り７６ｋにおける先端の角Ｐより外側（図左側）にはみ出ているような場合には、その角Ｐに衝突するためにその角Ｐが欠けやすい。一方で、θ１≦θ２なる関係にあれば、図１０−Ｂに示したように、その角Ｐに衝突するのを回避できるため、その欠けを防止できるため、絶縁用仕切り壁７６、７７の損傷防止に有効である。

絶縁用仕切り壁７６、７７の先端向き面に設けた平坦面７６ｈ，７７ｈの幅Ｆ１はこれが大きいほど、端子金具５１の先端５６が突出するのを抑えることができるが、逆に面取り７６ｋ，７７ｋの幅Ｆ２が小さくなりガイド性の低下を招くことになる。このため、面取り７６ｋ，７７ｋの幅Ｆ２は、素子挿入時の心ずれ誤差（許容範囲）さらには素子２１の後端の面取り２８の有無、大きさを考慮し、ガイド性が損なわれない範囲において、なるべく小さく設定するのが好ましい。なお、面取り２８、７６ｋ，７７ｋの傾斜角度θ１、θ２は、素子挿入時のガイドとして支障のない範囲で設定すればよい。もつとも、素子の面取りは、なくともよい。また、いずれの面取りも、傾斜面取りでなく円弧状の面取りととして具体化することもできる。

なお、上記形態では絶縁用仕切り壁７６、７７を長手方向に連続する壁として具体化したが、本発明における絶縁用仕切り壁７６、７７は、このように連続していなくともよい。さらに、端子金具の形状、構造、及びその数に関係なく具体化できるなど、適宜に設計変更して具体化できる。また、素子についても、上記においては、素子２１における電極端子２５を一方の側部表面に２個、他方のそれに３個設けたものにおいて具体化したが、本発明はこの数に関係なく具体化できることは言うまでもない。また、端子金具は、素子の両側（側部表面）を挟み付ける形態のものとして端子金具保持部材内に配置されているものとして具体化したが、本発明のセンサは、これ以外に例えば電極端子が素子の一方の側部表面（片面）にのみ形成されている素子を用いるセンサにおいても具体化できることは明らかであり、その場合には端子金具は、端子金具保持部材内の一方の内側面に配置されることになる。これより明らかなように、端子金具保持部材についても、適宜の構造、形状のものとして具体化できる。

この他、本発明のセンサは、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜にその構造、構成を設計変更して具体化できる。また、上記においては全領域空燃比センサにおいて具体化したが、本発明に係るセンサは、温度センサなどその他のセンサにおいても具体化できる。

本発明のセンサの実施の形態の正面縦断面図及び要部拡大図。 素子の中間省略拡大図であって、Ａは側面図、ＢはＡを左から見た図、ＣはＡを右から見た図。 端子金具の拡大斜視図。 図１のＡ−Ａ線拡大断面図。 端子金具保持部材内に端子金具を配置したその先端面拡大図。 図５のＢ−Ｇ−Ｂ線を通る先端寄り部位の拡大断面図。 図６において端子金具を除去したときの端子金具保持部材の横断面図。 端子金具保持部材の先端面拡大斜視図。 図１のセンサの組立工程の説明用正面縦断面図及び要部拡大図。 素子の後端の面取りが、絶縁用仕切り壁の面取りに衝突する状態の説明用拡大図。 従来の端子接続構造において素子の挿入を説明する図。 図１１のＸ−Ｘ線拡大断面図。 端子金具保持部材の先端面と、素子の後端面との心ずれを説明する図。 絶縁用仕切り壁の先端向き面の全体を傾斜面とした端子金具保持部材に素子を挿入する説明する図。

符号の説明

１ センサ
２１ センサ素子
２１ａ 素子の検出部
２５ 電極端子
２６ 素子の側部表面
２７ 素子の後端面
２８ センサ素子の後端面の面取り
５１ 端子金具
７１ 端子金具保持部材
７６，７７ 絶縁用仕切り壁
７６ａ，７７ａ 絶縁用仕切り壁の先端向き面
７６ｈ，７７ｈ 絶縁用仕切り壁の平坦面
７６ｋ，７７ｋ 絶縁用仕切り壁の面取り
７６ｓ，７７ｓ 絶縁用仕切り壁の素子の側部表面に対向する内側面
θ１ 傾斜面取りのセンサ素子自身の側部表面に対する傾斜角度
θ２ 傾斜面取りの絶縁用仕切り壁の面取りの内側面に対する傾斜角度

Claims (3)

1. 複数の端子金具を内側に配置してなる絶縁材からなる端子金具保持部材内に、測定対象に向けられる先端側に検出部を備えかつ後端寄り部位の側部表面に複数の電極端子を備えてなる長寸のセンサ素子をその後端側からセンサ素子自身の長手方向に相対的に挿入することによって、前記端子金具のそれぞれが弾性変形して該センサ素子の側部表面の各電極端子に押付けられて接続されてなる端子接続構造を有するセンサであって、
   前記端子金具保持部材が、その内側面において凸となし前記端子金具を相互に絶縁を保持して配置させる絶縁用仕切り壁をセンサ素子自身の長手方向に沿って備えているものにおいて、
   該絶縁用仕切り壁の先端向き面のうち該絶縁用仕切り壁の前記内側面寄り部位に前記センサ素子の長手方向に対して略垂直をなす平坦面を設けると共に、該平坦面と該絶縁用仕切り壁における前記センサ素子の側部表面に対向する内側面とのなす角に面取りを設けてなることを特徴とするセンサ。
2. 前記センサ素子は、その後端面と前記電極端子のある側部表面とのなす角に面取りが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
3. 前記絶縁用仕切り壁及び前記センサ素子における前記面取りが傾斜面取りであり、そのセンサ素子自身の側部表面に対する傾斜角度をθ１とし、前記絶縁用仕切り壁の前記面取りにおける前記側部表面に対向する前記内側面に対する傾斜角度をθ２としたとき、θ１≦θ２としたことを特徴とする請求項２に記載のセンサ。

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