JP2012141300A

JP2012141300A - センサ装置

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Publication number: JP2012141300A
Application number: JP2011273414A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kobayashi; 章弘小林; Shingo Yoshida; 伸吾吉田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: US20120164850A1; EP2466297A2; US8469718B2; EP2466297B1; CN102590278A; EP2466297A3; JP5307878B2; CN102590278B

Abstract

【課題】センサ装置の製造工程における作業性を向上させることを目的とする。
【解決手段】センサ装置１０の筐体３０は、外部端子４０に回路基板５０を電気的に接続した状態で回路基板５０を支持する第１部材１００と、ケーブル８０が挿設され、第１部材１００に係合して第１部材１００との間に回路基板５０を収納する第２部材２００とを含み、第１部材１００と第２部材２００との係合に伴って、回路基板５０をケーブル８０へと電気的に接続する。
【選択図】図６

Description

本発明は、センサを備えるセンサ装置に関し、特に、センサを駆動する回路基板がケーブルを介してセンサに接続されたセンサ装置に関する。

回路基板がケーブルを介してセンサに接続されたセンサ装置としては、酸素や窒素酸化物などの特定ガス成分の濃度をセンサによって検出し、その検出結果に基づく電気信号を回路基板から外部に出力するものが知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。センサ装置の回路基板は、一般的に、耐衝撃、防水および防塵などを目的として、筐体に収納され保護される。

特開昭５９−１７０７２３号公報特開２０００−１７１４３５号公報特開２００７−９３５０８号公報

しかしながら、従来、センサ装置の製造工程において回路基板を筐体に収納する際の作業性について十分な考慮がなされていなかった。

本発明は、上記した課題を踏まえ、センサ装置の製造工程における作業性を向上させることを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］適用例１のセンサ装置は、センサと、前記センサに電気的に接続されたケーブルと、前記ケーブルを通じて前記センサに電気的に接続され、前記センサの駆動制御を行うと共に前記センサの検出結果に基づく電気信号を出力する回路基板と、前記回路基板を収納する筐体と、を備えるセンサ装置であって、前記筐体は、外部からの前記回路基板に対する電気的な接続を受け付ける外部端子が設けられ、前記外部端子に前記回路基板を電気的に接続した状態で前記回路基板を支持する第１部材と、前記ケーブルが挿設され、前記第１部材に係合して前記第１部材との間に前記回路基板を収納する第２部材とを含み、前記筐体は、前記第１部材と前記第２部材との係合に伴って、前記回路基板を前記ケーブルへと電気的に接続することを特徴とする。この適用例によれば、第１部材と第２部材とを係合させて筐体に回路基板を収納すると同時に、回路基板に対するケーブル側からの電気的接続を完結することができる。その結果、センサ装置の製造工程における作業性を向上させることができる。

［適用例２］適用例１のセンサ装置において、前記第１部材は、前記回路基板に電気的に接続され前記センサ側からの前記回路基板に対する電気的な接続を受け付ける第１端子を含み、前記第２部材は、前記ケーブルに電気的に接続されると共に前記第１端子と係合可能な第２端子を含み、前記第１端子および前記第２端子は、前記第１部材と前記第２部材との係合に伴って、相互に係合して相互に電気的に接続しても良い。この適用例によれば、筐体構造の複雑化を避け、第１部材と第２部材とを係合するだけで容易に電気的な接続を図ることができる。

［適用例３］適用例２のセンサ装置において、前記第１端子および前記第２端子は、前記第１部材と前記第２部材とを係合した状態で、前記回路基板と共に前記筐体の内部に封止されても良い。この適用例によれば、回路基板と同様に、第１端子および第２端子を保護することができる。

［適用例４］適用例２または適用例３のセンサ装置において、前記第１端子および前記第２端子は、前記第１部材と前記第２部材とを係合した状態で、前記回路基板の面に沿って配置されても良い。この適用例によれば、筐体の小型化を図ることができる。

［適用例５］適用例２のセンサ装置において、前記センサ装置は、更に、前記外部端子および前記第１端子を保持してなる端子台を備え、前記端子台を前記第１部材に係止させることによって、前記外部端子および前記第１端子を前記第１部材に設けても良い。この適用例によれば、外部端子および第１端子を第１部材に一体成形した場合と比較して、センサ装置を製造する際の作業性を向上させることができる。例えば、外部端子や第１端子の仕様（材質、メッキ、形状、本数など）を変更する場合には、第１部材全体ではなく、端子台を交換することによって対応することができる。また、回路基板と共に外部端子や第１端子に対して防湿コートを実施する場合には、第１部材から分離した状態で防湿コートを実施することができる。また、回路基板に対して外部端子や第１端子をハンダ付けする場合には、第１部材から分離した状態でハンダ付けを実施することができる。

［適用例６］適用例５のセンサ装置において、前記第１部材は、更に、それぞれ突設され、基端部および先端部をそれぞれ有する二つの突設部を含み、前記端子台は、前記二つの突設部の間に挟持されており、前記二つの突設部の間は、前記基端部側の方が前記先端部よりも狭いとしても良い。この適用例によれば、第１部材に対する端子台の取り付けを容易にしつつ、第１部材に対する外部端子の位置決め精度を向上させることができる。

［適用例７］適用例５または適用例６のセンサ装置において、前記端子台は、前記回路基板に固定されており、前記第１部材は、更に、それぞれ突設され、相互の間に前記回路基板をガイドする二つの基板ガイド部を含むとしても良い。この適用例によれば、第１部材に対する外部端子の位置決めを阻害することなく、回路基板を第１部材に組み付けることができる。

［適用例８］適用例５ないし適用例７のいずれかのセンサ装置において前記端子台は、前記外部端子を保持する外部端子側端子台と、前記外部端子側端子台とは別体で構成され、前記第１端子を保持する第１端子側端子台とを含むとしても良い。この適用例によれば、外部端子および第１端子の一方の仕様（材質、メッキ、形状、本数など）を変更する場合、外部端子側端子台および第１端子側端子台の一方を交換することによって対応することができる。

［適用例９］適用例２ないし適用例４のいずれかのセンサ装置において、前記外部端子および前記第１端子は、前記第１部材に一体成形されても良い。この適用例によれば、外部端子および第１端子を第１部材に対して個別に組み付ける作業工程を省くことができる。

［適用例１０］適用例２ないし適用例４、および適用例９のいずれかのセンサ装置において、前記第１部材は、更に、それぞれ突設され、相互の間に前記回路基板を支持する二つの基板支持部と、前記二つの基板支持部の間に跨設され、前記第１端子を支持する端子支持部とを含むとしても良い。この適用例によれば、第１部材における回路基板および第１端子の組み付け剛性を十分に確保しながら、筐体の小型化を図ることができる。

［適用例１１］適用例１０のセンサ装置において、前記二つの基板支持部の各々に、前記第２部材を前記第１部材に係合させる位置へ誘導するガイドを形成しても良い。この適用例によれば、第１部材と第２部材とを係合させる際の作業性を向上させることができる。

［適用例１２］適用例１ないし適用例１１のいずれかのセンサ装置において、前記第２部材は、開口した容器として機能する容器体であり、前記第１部材は、前記第２部材の蓋として機能する蓋体であるとしても良い。この適用例によれば、筐体による回路基板の保護を損なうことなく、第１部材に対して回路基板を組み付ける際の作業性を向上させることができる。

本発明の形態は、センサ装置の形態に限るものではなく、例えば、センサ装置を構成する部品、センサ装置を製造する方法などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。

センサ装置の構成を示す説明図である。筐体の詳細構成を示す斜視図である。筐体の詳細構成を示す組立斜視図である。筐体の第１部材に回路基板を組み付ける様子を示す斜視図である。筐体の第２部材の内部構成を示す斜視図である。第１部材と第２部材とを係合させて筐体を組み立てる様子を示す断面図である。第２実施例における筐体の詳細構成を示す斜視図である。第２実施例における筐体の詳細構成を示す斜視図である。第２実施例における筐体の詳細構成を示す組立斜視図である。第２実施例における第１部材と第２部材とを係合させて筐体を組み立てる様子を示す断面図である。第１部材に回路基板を組み付ける様子を示す説明図である。回路基板に固定された端子台を示す斜視図である。端子台の詳細構成を示す組立斜視図である。外部端子側端子台を示す斜視図である。第１端子側端子台を示す斜視図である。第２実施例における第２部材の詳細構成を示す斜視図である。第２実施例における第２部材の詳細構成を示す斜視図である。

以上説明した本発明の構成および作用を一層明らかにするために、以下本発明を適用したセンサ装置について説明する。

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．センサ装置の構成：
図１は、センサ装置１０の構成を示す説明図である。センサ装置１０は、センサ２０、筐体３０、外部端子４０、回路基板５０、第１端子６０、第２端子７０およびケーブル８０を備える。センサ装置１０は、センサ装置１０の外部である制御装置９０に対して、外部端子４０を通じて電気的に接続可能であり、センサ２０の検出結果に基づく電気信号を、外部端子４０を通じて制御装置９０に出力する。本実施例では、センサ２０は、内燃機関の排気管に設けられ、排ガス中の酸素濃度を検出する酸素（Ｏ₂）センサであり、制御装置９０は、排ガス中の酸素濃度に基づいて内燃機関を制御する装置である。

センサ装置１０のセンサ２０は、ガスセンサ素子をハウジング内に収容した公知の構成から成り、本実施例では、センサ２０のガスセンサ素子は、固体電解質体の表面に一対の電極を形成した酸素ポンプセルおよび酸素濃度検知セルと、これらのセルを加熱するヒータとを積層した板状の素子である。センサ２０のガスセンサ素子に金属端子等を介してケーブル８０が接続されることにより、センサ２０とケーブル８０との間は電気的に接続される。

センサ装置１０の回路基板５０は、センサ２０に対する駆動制御を行うと共に、センサ２０による検出結果に基づく電気信号を制御装置９０に対して出力する。具体的には、回路部品が実装された回路基板５０は、センサ２０のガスセンサ素子における酸素濃度検知セルの電極間電圧が一定値となるように酸素ポンプセルに流す電流の大きさおよび流れ方向を制御すると共に、検出抵抗を介して酸素ポンプセルに流れる電流を検出することで排ガス中の酸素濃度を検出し、酸素濃度に関する情報を示す電気信号を制御装置９０に対して出力する。回路基板５０は、第１端子６０、第２端子７０およびケーブル８０を介してセンサ２０側へと電気的に接続されると共に、外部端子４０を介して制御装置９０側へと電気的に接続される。本実施例では、回路基板５０は、外部端子４０を介して供給される電力に基づいて動作する。

センサ装置１０のケーブル８０は、センサ２０と回路基板５０との間の電気的接続を中継する配線である。ケーブル８０の一方の端部は、センサ２０に接続され、ケーブル８０の他方の端部は、筐体３０の内部に挿設される。

センサ装置１０の筐体３０は、回路基板５０を内部に収納し、衝撃、水滴および塵埃などから回路基板５０を保護する。筐体３０には、回路基板５０の他、外部端子４０、第１端子６０および第２端子７０が設けられている。本実施例では、筐体３０は、センサ２０を制御装置９０へと物理的および電気的に接続するコネクタとしても機能する。

図２は、筐体３０の詳細構成を示す斜視図である。センサ装置１０の筐体３０は、外部コネクタ３２、胴部３４、係合部３６、およびケーブル挿設部３８を備える。筐体３０の係合部３６は、他の部材（図示しない）に対して係合可能であり、係合部３６を用いて筐体３０を固定することが可能である。

筐体３０の外部コネクタ３２は、制御装置９０側からの回路基板５０に対する電気的な接続を受け付け、制御装置９０側のコネクタ（図示しない）に係合することによって、外部端子４０を通じた制御装置９０との電気的接続を保持する。本実施例では、外部コネクタ３２は、胴部３４の端部に突設され、胴部３４から突出する外部端子４０を包囲する。

筐体３０の胴部３４は、回路基板５０を密閉して収納する空間を内部に形成する中空体である。本実施例では、胴部３４の形状は、長方形の短辺を円弧に置き換えた形状の断面を有する筒状である。

筐体３０のケーブル挿設部３８は、ケーブル８０の挿設を受け入れ、第２端子７０とケーブル８０との電気的接続を保持する。本実施例では、ケーブル挿設部３８は、外部コネクタ３２とは反対側における筐体３０の端部に突設されている。

図３は、筐体３０の詳細構成を示す組立斜視図である。図４は、筐体３０の第１部材１００に回路基板５０を組み付ける様子を示す斜視図である。図５は、筐体３０の第２部材２００の内部構成を示す斜視図である。図６は、第１部材１００と第２部材２００とを係合させて筐体３０を組み立てる様子を示す断面図である。図６の上段には、第２端子７０を組み付けた第２部材２００にケーブル８０を組み付ける様子と共に、回路基板５０を組み付けた第１部材１００を第２部材２００に係合させる様子を図示した。図６の下段には、組み立てられた筐体３０の断面を図示した。

図３および図６の下段に示すように、センサ装置１０の筐体３０は、第１部材１００および第２部材２００によって構成される。第１部材１００は、第２部材２００の蓋として機能する蓋体であり、外部コネクタ３２を形成する。第２部材２００は、開口した容器として機能する容器体であり、胴部３４、係合部３６およびケーブル挿設部３８を形成する。第１部材１００には、外部端子４０および第１端子６０が離間して設けられると共に、回路基板５０が組み付けられる。第２部材２００には、第２端子７０が設けられると共に、ケーブル８０が組み付けられる。

図６に示すように、筐体３０の第１部材１００は、外部端子４０に回路基板５０を電気的に接続した状態で回路基板５０を支持し、筐体３０の第２部材２００は、回路基板５０を組み付けた第１部材１００に係合して第１部材１００との間に回路基板５０を収納する。筐体３０は、第１部材１００と第２部材２００との係合に伴って回路基板５０をケーブル８０へと電気的に接続する構造を有する。筐体３０における構造の詳細について以下説明する。

筐体３０の第１部材１００は、図３、図４および図６に示すように、蓋部１１０、係止爪１２０、二つの基板支持部１７０、および端子支持部１８０を備える。本実施例では、第１部材１００は、電気絶縁性、耐水性および耐熱性を有する樹脂で形成されている。

第１部材１００の蓋部１１０は、容器体である第２部材２００の開口を覆う形状に成形された部位である。本実施例では、蓋部１１０は、第２部材２００の胴部３４の形状に合わせて、長方形の短辺を円弧に置き換えた形状を有する。本実施例では、蓋部１１０の周囲には、第２部材２００との隙間を密閉するＯリング１１５が設けられている。

蓋部１１０には外部コネクタ３２が形成され、その反対側には、二つの基板支持部１７０、および端子支持部１８０が形成されている。第１部材１００に設けられている外部端子４０は、導電性を有する金属で形成され、外部コネクタ３２側から基板支持部１７０側へと蓋部１１０を貫通し、基板支持部１７０側における外部端子４０の端部は、回路基板５０に向けて折り曲げられている。本実施例では、外部端子４０は、第１部材１００の蓋部１１０に一体成形されている。本実施例では、外部端子４０は、５個であるが、回路基板５０の構成や制御装置９０との電気信号の通信形式等を考慮し、他の実施形態において、４個以下であっても良いし、６個以上であっても良い。

第１部材１００の係止爪１２０は、第２部材２００を係止する部位である。本実施例では、係止爪１２０は、蓋部１１０の周囲にＯリング１１５に隣接して形成されている。

第１部材１００の二つの基板支持部１７０は、蓋部１１０からそれぞれ突設され、相互の間に回路基板５０を支持する。二つの基板支持部１７０の各々の内側には、回路基板５０を載置する溝部１７２が、基板支持部１７０の突設方向に沿って形成されている。本実施例では、二つの基板支持部１７０の各々の外側には、第２部材２００を第１部材１００に係合させる位置へ誘導するガイド１７８が、基板支持部１７０の突設方向に沿って形成されている。

第１部材１００の端子支持部１８０は、二つの基板支持部１７０の間に跨設され、第１端子６０を支持する。第１部材１００に設けられている第１端子６０は、導電性を有する金属で形成され、基板支持部１７０の突設方向に沿って端子支持部１８０を貫通し、蓋部１１０側における第１端子６０の端部は、回路基板５０に向けて折り曲げられている。本実施例では、第１端子６０は、５個であるが、センサ２０の種類や構造等を考慮し、他の実施形態において、４個以下であっても良いし、６個以上であっても良い。本実施例では、第１端子６０は、第１部材１００の端子支持部１８０に一体成形されている。

第１部材１００に組み付けられる回路基板５０は、相互に背向する二つの面である第１基板面５１および第２基板面５２を有し、第１基板面５１および第２基板面５２には、複数の回路部品を実装した実装部５３，５４がそれぞれ形成されている。回路基板５０には、第１基板面５１から第２基板面５２へと貫通する端子孔５６，５７が形成されている。

回路基板５０の第２基板面５２を第１部材１００における二つの基板支持部１７０の溝部１７２に当接させることによって、回路基板５０を二つの基板支持部１７０に載置すると、回路基板５０の端子孔５６には第１部材１００に設けられた外部端子４０が挿入され、回路基板５０の端子孔５７には第１部材１００に設けられた第１端子６０が挿入される。その後、回路基板５０を外部端子４０および第１端子６０にそれぞれハンダ付けすることによって、図６の上段に示すように、回路基板５０は外部端子４０および第１端子６０にそれぞれ電気的に接続される。これによって、第１部材１００に設けられた第１端子６０は、センサ２０側からの回路基板５０に対する電気的な接続を受け付ける端子として機能する。

筐体３０の第２部材２００は、図３、図５および図６に示すように、開口部２１０、係止孔２２０、ガイド２７０および端子保持部２８０を備える。本実施例では、第２部材２００は、電気絶縁性、耐水性および耐熱性を有する樹脂で形成されている。

第２部材２００の開口部２１０は、容器体である第２部材２００の開口を形成し、第１部材１００の蓋部１１０に嵌合する形状に成形された部位である。本実施例では、開口部２１０の周囲には、第１部材１００の係止爪１２０に係合する係止孔２２０が形成されている。

第２部材２００のガイド２７０は、図５に示すように、容器体である第２部材２００の内側に形成され、第１部材１００における二つの基板支持部１７０のガイドに嵌合する溝を形成する。

第２部材２００の端子保持部２８０は、図５および図６に示すように、容器体である第２部材２００の内側に形成され、第２端子７０を保持する。端子保持部２８０は、第２部材２００の外側に形成されているケーブル挿設部３８に対応して設けられ、ケーブル挿設部３８においてケーブル８０の挿入を受け入れるケーブル挿設孔３８８に連通する。

第２部材２００に組み付けられるケーブル８０は、芯線端部８２と、シール部８３と、被覆部８５とを備える。ケーブル８０の被覆部８５は、電気的絶縁材料から成り、芯線を被覆する。ケーブル８０の芯線端部８２は、被覆部８５から露出した芯線の端部である。ケーブル８０のシール部８３は、合成ゴムから成る筒状の弾性体であり、被覆部８５の外周における芯線端部８２寄りに設けられている。シール部８３は、ケーブル挿設部３８のケーブル挿設孔３８８の内部に芯線端部８２と共に挿入され、ケーブル挿設孔３８８の内周と密着することによって、ケーブル８０と第２部材２００（筐体３０）との間の水密を確保する。本実施例では、ケーブル８０は、５本の絶縁電線を寄り合わせて被覆した配線であるが、センサ２０の種類や構造等を考慮し、他の実施形態において、４本以下であっても良いし、６本以上であっても良い。

第２部材２００に組み付けられる第２端子７０は、導電性を有する金属で形成され、本実施例では、５個であるが、他の実施形態において、４個以下であっても良いし、６個以上であっても良い。本実施例では、第２端子７０は、第１端子６０に係合可能な係合部７２と、端子保持部２８０に係止する係止爪７５と、ケーブル８０の芯線端部８２にカシメ固定可能なカシメ部７８とを備える。第２端子７０を第２部材２００に組み付ける際には、第２端子７０のカシメ部７８にケーブル８０の芯線端部８２をカシメ固定した状態で、係合部７２を先頭にして第２端子７０を、ケーブル８０と共に、ケーブル挿設部３８のケーブル挿設孔３８８から端子保持部２８０に挿入する。端子保持部２８０にまで挿入された第２端子７０は、図６の上段に示すように、係止爪７５によって端子保持部２８０に固定され、ケーブル８０は、ケーブル挿設部３８のケーブル挿設孔３８８に固定される。

図６の下段に示すように、筐体３０の第１部材１００と第２部材２００との係合に伴って、第１部材１００側の第１端子６０は、第２部材２００側における第２端子７０の係合部７２に係合する。これによって、第１端子６０および第２端子７０は、相互に係合して相互に電気的に接続する。本実施例では、第１端子６０および第２端子７０は、筐体３０の第１部材１００と第２部材２００とを係合した状態で、回路基板５０と共に筐体３０の内部に封止される。本実施例では、第１端子６０および第２端子７０は、筐体３０の第１部材１００と第２部材２００とを係合した状態で、回路基板５０の第２基板面５２に沿って配置される。

Ａ−２．効果：
以上説明したセンサ装置１０によれば、第１部材１００と第２部材２００とを係合させて筐体３０に回路基板５０を収納すると同時に、回路基板５０に対するケーブル８０側からの電気的接続を完結することができる。その結果、センサ装置１０の製造工程における作業性を向上させることができる。また、第１部材１００と第２部材２００との係合に先立って、第１部材１００に対する回路基板５０の組み付け状態の良否、および第２部材２００に対するケーブル８０の組み付け状態の良否を、それぞれ検査することによって、完成品であるセンサ装置１０の生産性を向上させることができる。とりわけ、第１部材１００と第２部材２００との係合に先立って、第２部材２００にセンサ２０が接続されたケーブル８０を組み付けておけば、端子保持部２８０に保持された第２端子７０に検査装置を接続することで、センサ２０の電気的特性を検査することができる。これにより、第１部材１００との係合を行う前に、センサ２０の異常（配線異常、素子割れ異常など）の有無を検査でき、センサ２０に異常があった場合には、センサ２０だけを正常品に取り替えれば済むため、その点からもセンサ装置１０の生産性を向上させることができる。

また、第１部材１００に設けられた第１端子６０、および第２部材２００に設けられた第２端子７０は、第１部材１００と第２部材２００との係合に伴って、相互に係合して相互に電気的に接続するため、筐体３０における構造の複雑化を避けることができる。

また、第１部材１００に設けられた第１端子６０、および第２部材２００に設けられた第２端子７０は、第１部材１００と第２部材２００とを係合した状態で、回路基板５０と共に筐体３０の内部に封止されるため、回路基板５０と同様に、第１端子６０および第２端子７０を保護することができる。

また、第１部材１００に設けられた第１端子６０、および第２部材２００に設けられた第２端子７０は、第１部材１００と第２部材２００とを係合した状態で、回路基板５０の第２基板面５２に沿って配置されるため、筐体３０の小型化を図ることができる。

また、第１部材１００に設けられた外部端子４０および第１端子６０は、第１部材１００に一体成形されているため、外部端子４０および第１端子６０を第１部材１００に対して個別に組み付ける作業工程を省くことができる。

また、第１部材１００は、更に、回路基板５０を支持する二つの基板支持部１７０と、第１端子６０を支持する端子支持部１８０とを含むため、第１部材１００における回路基板５０および第１端子６０の組み付け剛性を十分に確保しながら、筐体３０の小型化を図ることができる。

また、二つの基板支持部１７０の各々に、第２部材２００を第１部材１００に係合させる位置へ誘導するガイド１７８を形成したため、第１部材１００と第２部材２００とを係合させる際の作業性を向上させることができる。

また、第２部材２００は、開口した容器として機能する容器体であり、第１部材１００は、第２部材２００の蓋として機能する蓋体であるため、筐体３０による回路基板５０の保護を損なうことなく、第１部材１００に対して回路基板５０を組み付ける際の作業性を向上させることができる。

Ｂ．第２実施例：
Ｂ−１．センサ装置の構成：
第２実施例におけるセンサ装置１０の概略構成は、図１に示した第１実施例と同様である。第２実施例のセンサ装置１０は、第１実施例と同様に、センサ２０、筐体３０、外部端子４０、回路基板５０、第１端子６０、第２端子７０およびケーブル８０を備える。第２実施例の説明では、第２実施例におけるセンサ装置１０の部位うち、第１実施例の部位と同様の機能を有する部位には、その第１実施例と同じ符号を用いるものとする。

図７および図８は、第２実施例における筐体３０の詳細構成を示す斜視図である。図７には、筐体３０の上面側から見た斜視図を図示し、図８には、筐体３０の裏面側から見た斜視図を図示した。センサ装置１０の筐体３０は、外部コネクタ３２と、胴部３４と、係合部３６と、ケーブル挿設部３８とを備える。

筐体３０の係合部３６は、他の部材（図示しない）に対して係合可能であり、係合部３６を用いて筐体３０を固定することが可能である。本実施例では、係合部３６は、ケーブル挿設部３８を介して胴部３４の裏面側に設けられている。

筐体３０のケーブル挿設部３８は、ケーブル８０の挿設を受け入れ、第２端子７０とケーブル８０との電気的接続を保持する。本実施例では、ケーブル挿設部３８は、胴部３４の裏面側に設けられている。本実施例では、ケーブル挿設部３８には、外部コネクタ３２とは反対側からケーブル８０が挿設される。

図９は、第２実施例における筐体３０の詳細構成を示す組立斜視図である。図９に示すように、センサ装置１０の筐体３０は、第１部材１００と第２部材２００とを組み合わせて構成されている。

筐体３０の第１部材１００は、第２部材２００の蓋として機能する蓋体である。第１部材１００には、外部コネクタ３２が形成されている。

第２実施例では、第１部材１００には、端子台５１０と共に回路基板５０が組み付けられている。端子台５１０には、外部端子４０および第１端子６０が相互に離間した状態で保持されている。第２実施例では、端子台５１０は、外部端子４０および第１端子６０をそれぞれ回路基板５０にハンダ付けすることによって、回路基板５０に固定されている。第２実施例では、外部端子４０および第１端子６０は、端子台５１０を第１部材１００に係止させることによって、第１部材１００に設けられている。第１部材１００に設けられた第１端子６０は、センサ２０側からの回路基板５０に対する電気的な接続を受け付ける端子として機能する。

筐体３０の第２部材２００は、開口した容器として機能する容器体である。第２部材２００には、胴部３４、係合部３６およびケーブル挿設部３８が形成されている。第２部材２００には、第２端子７０およびケーブル８０が組み付けられている。

図１０は、第２実施例における第１部材１００と第２部材２００とを係合させて筐体３０を組み立てる様子を示す断面図である。図１０の上段には、回路基板５０を組み付けた第１部材１００を、第２端子７０およびケーブル８０を組み付けた第２部材２００に対して係合させる様子を図示した。図１０の下段には、組み立てられた筐体３０の断面を図示した。

図１０に示すように、筐体３０の第１部材１００は、外部端子４０および第１端子６０に回路基板５０をハンダ付けした状態で回路基板５０を支持すると共に、筐体３０の第２部材２００は、回路基板５０を組み付けた第１部材１００に係合して第１部材１００との間に回路基板５０を収納する。筐体３０は、第１部材１００と第２部材２００との係合に伴って回路基板５０をケーブル８０へと電気的に接続する構造を有する。筐体３０における構造の詳細について以下説明する。

図１１は、第１部材１００に回路基板５０を組み付ける様子を示す説明図である。筐体３０の第１部材１００には、蓋部１１０と、係止孔１３０と、２つの突設部１４０と、２つの基板ガイド部１５０と、端子台係止部１６０とが設けられている。本実施例では、第１部材１００の各部は、電気絶縁性、耐水性および耐熱性を有する樹脂で一体成形されている。

第１部材１００の蓋部１１０は、容器体である第２部材２００の開口を覆う形状に成形された部位である。本実施例では、蓋部１１０は、第２部材２００の胴部３４の形状に合わせて、長方形の短辺を円弧に置き換えた形状を有する。本実施例では、図１０に示すように、蓋部１１０の外側には、外部コネクタ３２が形成されており、その反対側である蓋部１１０の内側には、第２部材２００との隙間を密閉するＯリング１１５が設けられている。

第１部材１００の係止孔１３０は、第２部材２００を係止する貫通孔である。本実施例では、第１部材１００には、４つの係止孔１３０が、蓋部１１０の四隅に対応してそれぞれ形成されている。

第１部材１００における２つの突設部１４０は、蓋部１１０の内側にそれぞれ突設されており、２つの突設部１４０の間には、端子台５１０が挟持される。２つの突設部１４０は、基端部１４２および先端部１４８をそれぞれ有する。突設部１４０の基端部１４２側は、蓋部１１０に固定されており、突設部１４０の先端部１４８側は、第１部材１００を第２部材２００へと係合させる方向に延びている。本実施例では、２つの突設部１４０の間は、基端部１４２側の方が先端部１４８側よりも狭い。これによって、第１部材１００に対する端子台５１０の取り付けを容易にしつつ、第１部材１００に対する外部端子４０の位置決め精度を向上させることができる。

第１部材１００における２つの基板ガイド部１５０は、蓋部１１０の内側にそれぞれ突設されており、２つの基板ガイド部１５０の間には、回路基板５０がガイド（遊嵌）される。２つの基板ガイド部１５０の各々の内側には、回路基板５０を載置する溝部１５２が、基板ガイド部１５０の突設方向に沿って形成されている。２つの基板ガイド部１５０の間に回路基板５０を取り付ける際には、端子台５１０を回路基板５０に固定した状態で、端子台５１０を２つの突設部１４０の間に係合させつつ、回路基板５０を２つの基板ガイド部１５０の間に遊嵌させる。これによって、第１部材１００に対する外部端子４０の位置決めを阻害することなく、回路基板５０を第１部材１００に組み付けることができる。

第１部材１００の端子台係止部１６０は、蓋部１１０の内側に突設されており、端子台５１０を係止する。端子台係止部１６０は、端子台５１０を係止することによって、２つの突設部１４０の間に挟持されている端子台５１０が２つの突設部１４０の間から外れてしまうことを防止する。

第１部材１００に組み付けられる回路基板５０は、図９および図１１に示すように、相互に背向する二つの面である第１基板面５１および第２基板面５２を有する。回路基板５０の第１基板面５１および第２基板面５２には、複数の回路部品を実装した実装部５３，５４がそれぞれ形成されている。回路基板５０には、貫通孔５５および端子孔５６，５７が形成されている。

回路基板５０の貫通孔５５は、第１基板面５１から第２基板面５２へと貫通する孔であり、端子台５１０に係合する。貫通孔５５は、端子台５１０に係合することによって、端子台５１０を回路基板５０に位置決めする。本実施例では、回路基板５０には２つの貫通孔５５が形成されている。

回路基板５０の端子孔５６は、第１基板面５１から第２基板面５２へと貫通する孔である。端子孔５６には、端子台５１０に保持されている外部端子４０の一端が挿入され、ハンダ付けされる。これによって、回路基板５０は、外部端子４０に対して電気的に接続される。本実施例では、外部端子４０の個数に対応して、回路基板５０には４つの端子孔５６が形成されている。

回路基板５０の端子孔５７は、第１基板面５１から第２基板面５２へと貫通する孔である。端子孔５７には、端子台５１０に保持されている第１端子６０の一端が挿入され、ハンダ付けされる。これによって、回路基板５０は、第１端子６０に対して電気的に接続される。本実施例では、第１端子６０の個数に対応して、回路基板５０には５つの端子孔５７が形成されている。

図１２は、回路基板５０に固定された端子台５１０を示す斜視図である。図１３は、端子台５１０の詳細構成を示す組立斜視図である。図１３に示すように、端子台５１０は、外部端子側端子台５４０と第１端子側端子台５６０とを組み合わせて構成されている。

外部端子側端子台５４０および第１端子側端子台５６０は、それぞれ別体に構成されており、外部端子側端子台５４０には外部端子４０が保持され、第１端子側端子台５６０には第１端子６０が保持されている。これによって、外部端子４０および第１端子６０の一方の仕様（材質、メッキ、形状、本数など）を変更する場合、外部端子側端子台５４０および第１端子側端子台５６０の一方を交換することによって対応することができる。

図１４は、外部端子側端子台５４０を示す斜視図である。外部端子側端子台５４０には、外部端子４０が保持されていると共に、２つの突起部５１２と、２つの溝部５１４と、２つの係合穴５４４とが設けられている。外部端子側端子台５４０における２つの突起部５１２は、回路基板５０における２つの貫通孔５５にそれぞれ係合する。外部端子側端子台５４０における２つの溝部５１４は、第１部材１００における２つの突設部１４０にそれぞれ係合する溝である。外部端子側端子台５４０における２つの係合穴５４４は、第１端子側端子台５６０にそれぞれ係合して位置決めする穴である。本実施例では、外部端子側端子台５４０の各部は、電気絶縁性、耐水性および耐熱性を有する樹脂を用いて、外部端子４０と共に一体成形されている。

外部端子側端子台５４０に設けられている外部端子４０は、導電性を有する金属を用いて形成されている。本実施例では、外部端子４０は、Ｌ字状に折り曲げられている。本実施例では、外部端子側端子台５４０には、４つの外部端子４０が形成されている。他の実施形態では、回路基板５０の構成や制御装置９０との電気信号の通信形式等を考慮して、外部端子４０の個数を、３つ以下にしても良いし、５つ以上にしても良い。

図１５は、第１端子側端子台５６０を示す斜視図である。第１端子側端子台５６０には、第１端子６０が保持されていると共に、外部端子側端子台５４０の２つの係合穴５４４にそれぞれ係合する２つの係合突起５６４が設けられている。本実施例では、第１端子側端子台５６０の各部は、電気絶縁性、耐水性および耐熱性を有する樹脂を用いて、第１端子６０と共に一体成形されている。

第１端子側端子台５６０に設けられている第１端子６０は、導電性を有する金属を用いて形成されている。本実施例では、第１端子６０は、Ｌ字状に折り曲げられている。本実施例では、第１端子側端子台５６０には、５つの第１端子６０が形成されている。他の実施形態では、回路基板５０の構成や制御装置９０との電気信号の通信形式等を考慮して、第１端子６０の個数を、４つ以下にしても良いし、６つ以上にしても良い。

図１６および図１７は、第２実施例における第２部材２００の詳細構成を示す斜視図である。図１６には、第２部材２００の上面側から見た斜視図を図示し、図１７には、第２部材２００の裏面側から見た斜視図を図示した。筐体３０の第２部材２００には、開口部２１０と、係止爪２３０、ガイド２６０と、端子保持部２８０とが設けられている。本実施例では、第２部材２００の各部は、電気絶縁性、耐水性および耐熱性を有する樹脂で一体形成されている。

第２部材２００の開口部２１０は、容器体である第２部材２００の開口を形成し、第１部材１００の蓋部１１０に嵌合する形状に成形された部位である。

第２部材２００の係止爪２３０は、第１部材１００を係止する突起である。本実施例では、第２部材２００には、４つの係止爪２３０が、第１部材１００における４つの係止孔１３０に対応して、開口部２１０の周囲にそれぞれ形成されている。

第２部材２００のガイド２６０は、容器体である第２部材２００の内側に形成されており、第１部材１００と第２部材２００とを係合させる際に、回路基板５０を第２部材２００の内部へと案内する。

第２部材２００の端子保持部２８０は、容器体である第２部材２００の内側に形成され、第２端子７０を保持する。端子保持部２８０は、第２部材２００の外側に形成されているケーブル挿設部３８に対応して設けられており、ケーブル挿設部３８においてケーブル８０の挿入を受け入れるケーブル挿設孔３８８に連通する（図９を参照）。

第２部材２００に組み付けられるケーブル８０は、図９に示すように、芯線端部８２と、シール部８３と、被覆部８５とを備える。ケーブル８０の被覆部８５は、電気的絶縁材料から成り、芯線を被覆する。ケーブル８０の芯線端部８２は、被覆部８５から露出した芯線の端部である。ケーブル８０のシール部８３は、合成ゴムから成る筒状の弾性体であり、被覆部８５の外周における芯線端部８２寄りに設けられている。シール部８３は、ケーブル挿設部３８のケーブル挿設孔３８８の内部に芯線端部８２と共に挿入され、ケーブル挿設孔３８８の内周と密着することによって、ケーブル８０と第２部材２００（筐体３０）との間の水密を確保する。本実施例では、ケーブル８０は、５本の絶縁電線を寄り合わせて被覆した配線である。他の実施形態では、センサ２０の種類や構造等を考慮して、ケーブル８０における絶縁電線の本数を、４本以下にしても良いし、６本以上にしても良い。

第２部材２００に組み付けられる第２端子７０は、導電性を有する金属で形成されている。本実施例では、第２部材２００には、５つの第２端子７０が組み付けられている。他の実施形態では、第２端子７０の個数を、４つ以下にしても良いし、６つ以上にしても良い。本実施例では、第２端子７０は、第１端子６０に係合可能な係合部７２と、ケーブル８０の芯線端部８２にカシメ固定可能なカシメ部７８とを備える。第２端子７０を第２部材２００に組み付ける際には、第２端子７０のカシメ部７８にケーブル８０の芯線端部８２をカシメ固定した状態で、係合部７２を先頭にして第２端子７０を、ケーブル８０と共に、ケーブル挿設部３８のケーブル挿設孔３８８から端子保持部２８０に挿入する。これによって、第２端子７０は、端子保持部２８０に固定され、ケーブル８０は、ケーブル挿設部３８のケーブル挿設孔３８８に固定される。

図１０の下段に示すように、筐体３０の第１部材１００と第２部材２００との係合に伴って、第１部材１００側の第１端子６０は、第２部材２００側における第２端子７０の係合部７２に係合する。これによって、第１端子６０および第２端子７０は、相互に係合して相互に電気的に接続する。本実施例では、第１端子６０および第２端子７０は、筐体３０の第１部材１００と第２部材２００とを係合した状態で、回路基板５０と共に筐体３０の内部に封止される。本実施例では、第１端子６０および第２端子７０は、筐体３０の第１部材１００と第２部材２００とを係合した状態で、回路基板５０の第２基板面５２に沿って配置される。

Ｂ−２．効果：
以上説明した第２実施例のセンサ装置１０によれば、第１部材１００と第２部材２００とを係合させて筐体３０に回路基板５０を収納すると同時に、回路基板５０に対するケーブル８０側からの電気的接続を完結することができる。その結果、センサ装置１０の製造工程における作業性を向上させることができる。また、第１部材１００と第２部材２００との係合に先立って、第１部材１００に対する回路基板５０の組み付け状態の良否、および第２部材２００に対するケーブル８０の組み付け状態の良否を、それぞれ検査することによって、完成品であるセンサ装置１０の生産性を向上させることができる。とりわけ、第１部材１００と第２部材２００との係合に先立って、第２部材２００にセンサ２０が接続されたケーブル８０を組み付けておけば、端子保持部２８０に保持された第２端子７０に検査装置を接続することで、センサ２０の電気的特性を検査することができる。これにより、第１部材１００との係合を行う前に、センサ２０の異常の有無を検査でき、センサ２０に異常があった場合には、センサ２０だけを正常品に取り替えれば済むため、その点からもセンサ装置１０の生産性を向上させることができる。

また、外部端子４０および第１端子６０を保持する端子台５１０第１部材１００に係止させる（予め組み付ける）ことによって、外部端子４０および第１端子６０を第１部材１００に設けているため、外部端子４０および第１端子６０を第１部材１００に一体成形した場合と比較して、センサ装置１０を製造する際の作業性を向上させることができる。例えば、外部端子４０や第１端子６０の仕様（材質、メッキ、形状、本数など）を変更する場合には、第１部材１００全体ではなく、端子台５１０を交換することによって対応することができる。また、回路基板５０と共に外部端子４０や第１端子６０に対して防湿コートを実施する場合には、第１部材１００から分離した状態で防湿コートを実施することができる。また、回路基板５０に対して外部端子４０や第１端子６０をハンダ付けする場合には、第１部材１００から分離した状態でハンダ付けを実施することができる。

Ｃ．他の実施形態：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、センサ装置１０のセンサ２０は、酸素センサに限るものではなく、例えば、窒素酸化物や炭化水素などの特定ガス成分の濃度を検出するセンサや、被測定流体の温度や圧力などの物理量を検知するセンサであっても良い。

また、ケーブル８０をケーブル挿設部３８に挿設する工程は、第１部材１００と第２部材２００との係合前であっても良いし、係合後であっても良い。

また、外部端子４０、第１端子６０、第２端子７０、およびケーブル８０の芯線端部８２の各構造は、相互に係合可能な構造であれば良く、オス端子およびメス端子のいずれもの構造であっても良い。また、第１部材１００および第２部材２００の形態は、前述した実施の形態に限定されず、第1部材および第２部材が共に、開口した容器として機能する容器体の形態を成し、両者を係合して筐体を構成するようにしても良い。

１０…センサ装置
２０…センサ
３０…筐体
３２…外部コネクタ
３４…胴部
３６…係合部
３８…ケーブル挿設部
４０…外部端子
５０…回路基板
５１…第１基板面
５２…第２基板面
５３，５４…実装部
５５…貫通孔
５６，５７…端子孔
６０…第１端子
７０…第２端子
７２…係合部
７５…係止爪
７８…カシメ部
８０…ケーブル
８２…芯線端部
８３…シール部
８５…被覆部
９０…制御装置
１００…第１部材
１１０…蓋部
１１５…Ｏリング
１２０…係止爪
１４０…突設部
１４２…基端部
１４８…先端部
１５０…基板ガイド部
１５２…溝部
１６０…端子台係止部
１７０…基板支持部
１７２…溝部
１７８…ガイド
１８０…端子支持部
２００…第２部材
２１０…開口部
２２０…係止孔
２３０…係止爪
２６０…ガイド
２７０…ガイド
２８０…端子保持部
３８８…ケーブル挿設孔
５１０…端子台
５１２…突起部
５１４…溝部
５４０…外部端子側端子台
５４４…係合穴
５６０…第１端子側端子台
５６４…係合突起

Claims

センサと、
前記センサに電気的に接続されたケーブルと、
前記ケーブルを通じて前記センサに電気的に接続され、前記センサの駆動制御を行うと共に前記センサの検出結果に基づく電気信号を出力する回路基板と、
前記回路基板を収納する筐体と、
を備えるセンサ装置であって、
前記筐体は、
外部からの前記回路基板に対する電気的な接続を受け付ける外部端子が設けられ、前記外部端子に前記回路基板を電気的に接続した状態で前記回路基板を支持する第１部材と、
前記ケーブルが挿設され、前記第１部材に係合して前記第１部材との間に前記回路基板を収納する第２部材と
を含み、
前記筐体は、前記第１部材と前記第２部材との係合に伴って、前記回路基板を前記ケーブルへと電気的に接続することを特徴とするセンサ装置。
請求項１に記載のセンサ装置であって、
前記第１部材は、前記回路基板に電気的に接続され前記センサ側からの前記回路基板に対する電気的な接続を受け付ける第１端子を含み、
前記第２部材は、前記ケーブルに電気的に接続されると共に前記第１端子と係合可能な第２端子を含み、
前記第１端子および前記第２端子は、前記第１部材と前記第２部材との係合に伴って、相互に係合して相互に電気的に接続することを特徴とするセンサ装置。
前記第１端子および前記第２端子は、前記第１部材と前記第２部材とを係合した状態で、前記回路基板と共に前記筐体の内部に封止されることを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
前記第１端子および前記第２端子は、前記第１部材と前記第２部材とを係合した状態で、前記回路基板の面に沿って配置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のセンサ装置。
請求項２に記載のセンサ装置であって、更に、前記外部端子および前記第１端子を保持してなる端子台を備え、
前記端子台を前記第１部材に係止させることによって、前記外部端子および前記第１端子を前記第１部材に設けたことを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
請求項５に記載のセンサ装置であって、
前記第１部材は、更に、それぞれ突設され、基端部および先端部をそれぞれ有する二つの突設部を含み、
前記端子台は、前記二つの突設部の間に挟持されており、
前記二つの突設部の間は、前記基端部側の方が前記先端部よりも狭いことを特徴とするセンサ装置。
請求項５または請求項６に記載のセンサ装置であって、
前記端子台は、前記回路基板に固定されており、
前記第１部材は、更に、それぞれ突設され、相互の間に前記回路基板をガイドする二つの基板ガイド部を含むことを特徴とするセンサ装置。
請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載のセンサ装置であって、
前記端子台は、
前記外部端子を保持する外部端子側端子台と、
前記外部端子側端子台とは別体で構成され、前記第１端子を保持する第１端子側端子台と
を含むことを特徴とするセンサ装置。
前記外部端子および前記第１端子は、前記第１部材に一体成形されたことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
請求項２ないし請求項４、および請求項９のいずれか一項に記載のセンサ装置であって、
前記第１部材は、更に、
それぞれ突設され、相互の間に前記回路基板を支持する二つの基板支持部と、
前記二つの基板支持部の間に跨設され、前記第１端子を支持する端子支持部と
を含むことを特徴とするセンサ装置。
前記二つの基板支持部の各々に、前記第２部材を前記第１部材に係合させる位置へ誘導するガイドを形成したことを特徴とする請求項１０に記載のセンサ装置。
請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載のセンサ装置であって、
前記第２部材は、開口した容器として機能する容器体であり、
前記第１部材は、前記第２部材の蓋として機能する蓋体であることを特徴とするセンサ装置。