JP2013181768A - Gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検出ガスの濃度を検出するセンサ素子を備えたガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor including a sensor element that detects the concentration of a gas to be detected.
自動車等の排気ガス中の酸素やNOxの濃度を検出するガスセンサとして、固体電解質を用いた板状のセンサ素子を有するものが知られている。
この種のガスセンサとして、板状のセンサ素子の対向する主面の後端側に幅方向に並ぶ複数の電極パッドを設け、この電極パッドのそれぞれに端子金具を電気的に接触させてセンサ素子からのセンサ出力信号を外部に取り出すものが広く用いられている。そして、端子金具と電極パッドとの電気的な接続信頼性を向上させるため、端子金具に突起部を1個設け、この突起部の頂部を電極パッドに点接触させる技術が知られている(特許文献1、2)。
例えば、特許文献2記載のガスセンサの場合、図10に示すように、センサ素子10の一方の主面10Aに幅方向に2つの電極パッド11a、11bが並び、これら電極パッド11a、11bに対向して2つの端子金具210a、210bがセラミック製のセパレータ166内に配置されている。そして、各端子金具210a、210bのそれぞれに設けられた突起部210pが、電極パッド11a、11bにそれぞれ点接触している。
同様に、センサ素子10の他方の主面10Bにも幅方向に2つの電極パッド12a、12bが並び、これら電極パッド12a、12bに対向して2つの端子金具220a、220bが配置されている。そして、各端子金具220a、220bのそれぞれに設けられた突起部220pが、電極パッド12a、12bにそれぞれ点接触している。
As gas sensor for detecting the concentration of oxygen and NO x in the exhaust gas of an automobile, having a plate-shaped sensor element using a solid electrolyte it is known.
As this type of gas sensor, a plurality of electrode pads arranged in the width direction are provided on the rear end side of the opposing main surface of the plate-like sensor element, and a terminal fitting is electrically contacted with each of the electrode pads to remove the sensor element from the sensor element. A sensor output signal is widely used. And in order to improve the electrical connection reliability of a terminal metal fitting and an electrode pad, the technique which provides one projection part in a terminal metal fitting and makes the top part of this projection part point-contact with an electrode pad (patent) References 1, 2).
For example, in the case of the gas sensor described in Patent Document 2, as shown in FIG. 10, two
Similarly, two
ところで、ガスセンサの小型化に相俟って、ガスセンサを構成するセンサ素子や各部品も狭小になり、ひいてはセンサ素子の板幅も狭小となるため、幅方向の電極パッドの寸法及び各電極パッドの間隔も狭くなる。又、端子金具の突起部を介して電極パッドとの電気的接続を行う方式を採用すると、接続部位が突起部の位置に制限されるという問題がある。
そのため、上記した図10に示すガスセンサの場合、端子金具210a、210b(220a、220b)の突起部210p(220p)を端子金具の中心線Ceから偏位させて配置し、かつセンサ素子10の幅方向に見て、同じ面側の各端子金具210a、210b(220a、220b)の各突起部210p(220p)同士が近付くように配置している(つまり、中心線Ceより内側に各突起部210pを配置する)。このようにすると、狭ピッチ化した各電極パッド11a、11b(12a、12b)の間隔に対応して各突起部210p(220p)の間隔を狭くすることができると共に、端子金具210a、210b(220a、220b)自身の幅を太くすることができ、これら端子金具の強度やバネ性を確保することができる。
By the way, along with the downsizing of the gas sensor, the sensor elements and parts constituting the gas sensor are also narrowed, and consequently the plate width of the sensor element is also narrowed. The interval is also narrowed. In addition, when a method of performing electrical connection with the electrode pad via the protruding portion of the terminal metal fitting is employed, there is a problem that the connection site is limited to the position of the protruding portion.
Therefore, in the case of the gas sensor shown in FIG. 10 described above, the
しかしながら、このように端子金具の中心線Ceから突起部210p(220p)を偏位させた場合、同じ面側の各端子金具210a、210b(220a、220b)が左右反転した形状(鏡像)となるので、各端子金具が別部品となり、共通の端子金具とすることができずに部品点数の増大やコストアップに繋がるという問題がある。
一方、端子金具を左右対称の形状として共通化すべく、端子金具の中心線Ce上に突起部を設けようとすると、端子金具同士を接近させるために、セパレータの絶縁壁(図10の166P)の厚みが小さくなってセパレータの絶縁壁が形成できない、もしくは絶縁壁を設けないと端子金具が緩衝して各電極パッドの間隔に対応できなくなる。又は、端子金具の緩衝を防止するために端子金具の幅を狭くすると強度やバネ性が低下する。
そこで、本発明は、端子金具自身の強度やバネ性を確保しつつ、センサ素子の狭小化に対応してセンサ素子の電極パッドと端子金具とを確実に電気的接続することができるガスセンサを提供することを目的とする。
However, when the
On the other hand, if a projection is provided on the center line Ce of the terminal fitting in order to share the terminal fitting with a symmetrical shape, the insulating wall (166P in FIG. 10) of the separator is used to bring the terminal fitting closer together. As the thickness decreases, the insulating wall of the separator cannot be formed, or if the insulating wall is not provided, the terminal metal fittings are buffered and the distance between the electrode pads cannot be accommodated. Alternatively, if the width of the terminal fitting is reduced in order to prevent the terminal fitting from being buffered, the strength and springiness are reduced.
Therefore, the present invention provides a gas sensor that can reliably connect the electrode pad of the sensor element and the terminal fitting in response to the narrowing of the sensor element while ensuring the strength and springiness of the terminal fitting itself. The purpose is to do.
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延びると共に、対向する主面を有する板状をなし、少なくとも一方の主面の後端側に幅方向に並ぶ複数の電極パッドを有するセンサ素子と、前記電極パッドにそれぞれ接続される端子金具と、を備えるガスセンサであって、前記主面の幅方向において、複数の前記電極パッドのうち最も離れた2つの外縁間の最大間隔よりも、当該2つの電極パッドのそれぞれに接続する外側端子金具の幅方向の中心を通る中心線同士を結ぶ最小距離が広く、前記外側端子金具は、前記中心線を隔てるように頂点を有する、内側突起部及び外側突起部を有し、前記内側突起部の頂点が前記2つの電極パッドに接続している。
このガスセンサによれば、センサ素子の少なくとも一方の主面側にて、端子金具の中心線同士を結ぶ最小距離を、その端子金具が接続する2つの電極パッドの最大間隔より広くすることにより、ガスセンサの小型化(センサ素子の板幅の狭小化)に伴って板幅方向の電極パッドの寸法及び各電極パッドの間隔が狭くなっても、各電極パッドにそれぞれ接続される各端子金具の幅を太くすることができ、これら端子金具の強度やバネ性を確保することができる。
又、端子金具の中心線を隔てるように頂点を有する、内側突起部及び外側突起部を設けつつ、内側突起部の頂点を同じ主面側の電極パッドに接続させることにより、狭ピッチ化した各電極パッドの間隔に対応して、これに接する各頂点の間隔を狭くできると共に、各端子金具の形状が左右反転せず、同一形状(左右対称)となるので、各端子金具を共通として部品点数を低減することができる。
In order to solve the above problems, the gas sensor of the present invention has a plate shape extending in the axial direction and having opposing main surfaces, and has a plurality of electrode pads arranged in the width direction on the rear end side of at least one main surface. A gas sensor comprising a sensor element and a terminal fitting connected to each of the electrode pads, the width of the main surface being larger than the maximum distance between two outermost edges of the plurality of electrode pads in the width direction of the main surface. An inner protrusion having a wide minimum distance connecting the center lines passing through the center in the width direction of the outer terminal fitting connected to each of the two electrode pads, the outer terminal fitting having a vertex so as to separate the center line. And an outer protrusion, and the apex of the inner protrusion is connected to the two electrode pads.
According to this gas sensor, on at least one main surface side of the sensor element, the minimum distance connecting the center lines of the terminal fittings is made wider than the maximum distance between the two electrode pads to which the terminal fittings are connected. Even if the size of the electrode pads in the plate width direction and the interval between the electrode pads become narrower as the size of the sensor element becomes smaller (the width of the sensor element becomes narrower), the width of each terminal fitting connected to each electrode pad is reduced. The thickness can be increased, and the strength and springiness of these terminal fittings can be ensured.
Each of the pitches narrowed by connecting the apex of the inner protrusion to the electrode pad on the same main surface side while providing the inner protrusion and the outer protrusion having apexes so as to separate the center line of the terminal fitting. Corresponding to the electrode pad spacing, the distance between each apex in contact with it can be narrowed, and the shape of each terminal fitting is not reversed left and right, but is the same shape (symmetric). Can be reduced.
また、前記2つの電極パッド及び前記外側端子金具が、前記センサ素子を挟んで対向するように、前記センサ素子の他方の主面にもそれぞれ設けられており、前記センサ素子が前記端子金具の間に挿入されない状態で、対向した2つの前記外側端子金具のそれぞれについて、一方の外側端子金具に設けられた前記内側突起部及び前記外側突起部が、他方の前記端子金具に当接しているとよい。
このガスセンサによれば、センサ素子が端子金具の間に挿入される前において、端子金具は自身の幅方向の2箇所(各頂点)にて、対向する端子金具に当接するため、対向する端子金具同士がずれた方向に向くことが無く、略平行となる(片当たりが解消される)。その結果、センサ素子が端子金具間に挿入される際に、端子金具によって挿入困難となったり、軸ずれを生じて挿入されたりすることを抑制できる。
The two electrode pads and the outer terminal fitting are also provided on the other main surface of the sensor element so as to face each other with the sensor element interposed therebetween, and the sensor element is disposed between the terminal fittings. For each of the two outer terminal fittings facing each other without being inserted into the inner terminal fitting, the inner projection and the outer projection provided on one outer terminal fitting may be in contact with the other terminal fitting. .
According to this gas sensor, before the sensor element is inserted between the terminal fittings, the terminal fitting comes into contact with the opposing terminal fitting at two locations (each vertex) in its width direction. They are not parallel to each other and are substantially parallel (one-sided contact is eliminated). As a result, when the sensor element is inserted between the terminal fittings, it can be prevented that the insertion is difficult due to the terminal fittings, or the sensor element is inserted due to an axial deviation.
さらに、軸線方向に見て、前記内側突起部及び前記外側突起部の少なくとも一方は、先端縁から前記頂点までの距離が、前記頂点から後端縁までの距離よりも長いとよい。
このガスセンサによれば、突起部の傾斜は、頂点より先端側の方が、頂点より後端側よりもなだらかとなるため、センサ素子を端子金具に押し込んで挿入する際の抵抗力が軽減され、センサ素子の破損が防止される。
Furthermore, when viewed in the axial direction, at least one of the inner protrusion and the outer protrusion is preferably such that the distance from the leading edge to the vertex is longer than the distance from the vertex to the rear edge.
According to this gas sensor, since the inclination of the protrusion is gentler on the tip side than on the apex than on the rear end side from the apex, the resistance force when the sensor element is inserted into the terminal fitting is reduced, Damage to the sensor element is prevented.
この発明によれば、端子金具自身の強度やバネ性を確保しつつ、センサ素子の狭小化に対応してセンサ素子の電極パッドと端子金具とを確実に電気的接続することができるガスセンサを得ることができる。 According to the present invention, a gas sensor is obtained that can reliably connect the electrode pad of the sensor element and the terminal fitting in response to the narrowing of the sensor element while ensuring the strength and springiness of the terminal fitting itself. be able to.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の実施形態に係るガスセンサ(酸素センサ)200の長手方向に沿う全体断面図、図2はセンサ素子10の斜視図、図3は端子金具21aの斜視図、図4は端子金具をセパレータに組み込んだ状態の断面斜視図、図5は端子金具を保持すると共にセンサ素子10が挿入されたセパレータ166の底面図、図6はセンサ素子10が挿入されない状態で端子金具を保持したセパレータ166の底面図である。
このガスセンサ200は、自動車や各種内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
1 is an overall cross-sectional view of a gas sensor (oxygen sensor) 200 according to an embodiment of the present invention along the longitudinal direction, FIG. 2 is a perspective view of a
The
図1において、ガスセンサ200は、排気管に固定されるためのねじ部139が外表面に形成された筒状の主体金具138と、軸線O方向(ガスセンサ200の長手方向:図中上下方向)に延びる板状形状をなすセンサ素子10と、センサ素子10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106と、軸線方向に貫通する挿通孔168の先端側の内部に、センサ素子10の後端部の周囲を取り囲む状態で配置されるセラミック製のセパレータ166と、センサ素子10とセパレータ166との間に配置される4個の端子金具21a、21b、22a、22b(図1では、2個のみを図示)とを備えている。
又、センサ素子10の先端のガス検出部10aは、アルミナ等の多孔質保護層20で覆われている。
In FIG. 1, the
Further, the
主体金具138は、ステンレスから構成され、軸線方向に貫通する貫通孔154を有し、貫通孔154の径方向内側に突出する棚部152を有する略筒状形状に構成されている。この貫通孔154には、センサ素子10の先端部を自身の先端よりも突出させるように当該センサ素子10が配置されている。さらに、棚部152は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。
The
なお、主体金具138の貫通孔154の内部には、センサ素子10の径方向周囲を取り囲む状態で環状形状のアルミナ製のセラミックホルダ151、粉末充填層153、156(以下、滑石リング153、156ともいう)、および上述のセラミックスリーブ106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106と主体金具138の後端部140との間には、加締めパッキン157が配置されており、セラミックホルダ151と主体金具138の棚部152との間には、滑石リング153やセラミックホルダ151を保持するための金属ホルダ158が配置されている。なお、主体金具138の後端部140は、加締めパッキン157を介してセラミックスリーブ106を先端側に押し付けるように、加締められている。
In addition, inside the through
A caulking packing 157 is disposed between the
一方、図1に示すように、主体金具138の先端側(図1における下方)外周には、センサ素子10の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製(例えば、ステンレスなど)二重のプロテクタである、外部プロテクタ142および内部プロテクタ143が溶接等によって取り付けられている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, a metal (for example, stainless steel) 2 having a plurality of holes and covering the protruding portion of the
そして、主体金具138の後端側外周には、外筒144が固定されている。また、外筒144の後端側(図1における上方)の開口部には、センサ素子10の4個の端子金具21a、21b、22a、22b(図1では、2個のみを表示)とそれぞれ電気的に接続される4本のリード線146(図1では2本のみを表示)が挿通されるリード線挿通孔(図示せず)が形成された、ゴム製のグロメット170が配置されている。
さらに、グロメット170の軸線O方向中心には基準雰囲気となる大気を導入するための貫通孔170hが形成され、この貫通孔170hには円筒状のフィルタ金具172が嵌挿されている。そして、貫通孔170hとフィルタ金具172の間に、貫通穴170hを閉塞するようにして配置された、空気は通す(通気性を有す)が水を通さない撥水性フィルタ174が保持され、貫通孔170hを介してガスセンサ200の内外に大気を導入可能になっている。
An
Further, a through-
また、主体金具138の後端部140より突出されたセンサ素子10の後端側(図1における上方)には、セパレータ166が配置される。なお、このセパレータ166は、センサ素子10の後端側の主面に形成される合計4個の電極パッド(図1では2個の電極パッド11a、12aのみを表示)の周囲に配置される。このセパレータ166は、軸線方向に貫通する挿通孔168を有する筒状形状に形成されると共に、外表面から径方向外側に突出する鍔部167が備えられている。セパレータ166は、鍔部167が保持部材169を介して外筒144に当接することで、外筒144の内部に保持される。
A
図2に示すようにセンサ素子10は、軸線O方向に延びる板状をなし、先端部10sが酸素濃度を検出するガス検出部10aとなっていて、ガス検出部10aは多孔質保護層20で覆われている。なお、センサ素子10自身は公知の構成であり、図示はしないが酸素イオン透過性の固体電解質体と1対の電極とを有するガス検出部と、ガス検出部を加熱して一定温度に保持するヒータ部とを備えている。
そして、センサ素子10の一方の主面10Aの後端側には、幅W方向に2つの電極パッド11a、11bが並び、ガス検出部からのセンサ出力信号がリード部(図示せず)を介してこれら電極パッド11a、11bから出力される。又、主面10Aに対向するように設けられた他方の主面10Bの後端側には、幅方向に2つの電極パッド12a、12bが並び、リード部(図示せず)を介してヒータ部に電力を供給するようになっている。
各電極パッド11a、11b、12a、12bは、軸線O方向に長い矩形状になっていて、例えばPtを主体とする焼結体として形成することができる。なお、本実施形態では、センサ素子10の各面に配置された電極パッド11a、11bと、電極パッド12a、12bとは互いに対向し、具体的には、電極パッド11aと電極パッド12aが対向し、電極パッド11bと電極パッド12bが対向している。
As shown in FIG. 2, the
Two
Each
図3は端子金具21aの斜視図を示す。なお、本実施形態では、後述するようにガスセンサ200は4本の端子金具21a、21b、22a、22bを有するが、これら4本の端子金具はいずれも同一形状であるので端子金具21aについてのみ説明するが、他の端子金具21b、22a、22bの構成も同様である。
図3に示すように、端子金具21aは、略板状をなして軸線O方向に延びる板状の本体部211aと、本体部211aの先端から後端に向かって折り返された先端部211bと、本体部211aの後端に接続する圧着端子部211cと、本体部211aの軸線O方向ほぼ中央の両端から先端部211bの折り返し方向(後述するセンサ素子10側)に向かって延び、本体部211aの両端からそれぞれL字状に折曲する1対の抜け止め部211dとを一体に備えている。なお、本体部211aと抜け止め部211dとの折り返し線は軸線O方向に平行であり、軸線O方向から見て、1対の抜け止め部211dは本体部211aを挟んで平行に延びている。又、1対の抜け止め部211dの後端向き面211tが面一になっている。
圧着端子部211cは公知の筒状をなし、この筒内に被覆を向いて導線を露出させたリード線146を挿入して圧着することで、リード線146(図1参照)が電気的に接続される。
端子金具21aは、例えば1枚の金属板(インコネル(登録商標)等)を打ち抜いた後、先端部211b及び抜け止め部211dを折り曲げて製造することができるが、これに限定されない。
FIG. 3 shows a perspective view of the terminal fitting 21a. In this embodiment, as will be described later, the
As shown in FIG. 3, the terminal fitting 21a includes a plate-shaped
The
The terminal fitting 21a can be manufactured, for example, by punching a single metal plate (Inconel (registered trademark) or the like) and then bending the
先端部211bの先端縁は後端に向かって折り返されている。そして、先端部211bの表面(本体部211aに対向する面の反対面)には、端子金具21a(及び先端部211b)の幅方向中心線Ceを隔てて、それぞれ突起部21pが1個形成され、さらに突起部21pには頂点21hが形成されている。なお、各突起部21pは同一形状であって、それぞれ軸線O方向の同じ位置に並んでいる。
又、図3の例では、軸線O方向に見て、突起部21pの先端縁から頂点21hまでの距離d1は、頂点21hから突起部21pの後端縁までの距離d2よりも長い。このようにすると、先端部211bの表面を基準とする突起部21pの傾斜は、頂点21hより先端側の方が、頂点21hより後端側よりもなだらかとなる。このため、センサ素子10を端子金具21a(及び端子金具21b、22a、22b)に押し込んで挿入する際の抵抗力が軽減され、センサ素子10の破損が防止されるので好ましい。
なお、突起部21p(頂点21h)を含む先端部211bは、端子金具21a自身のバネ性(弾性)によって電極パッド11a側に押圧されることにより、確実な電気的接続が得られるようになっている。
The front end edge of the
In the example of FIG. 3, the distance d1 from the tip edge of the
The
又、図4に示すように、端子金具21a、21b、22a、22bは、互いに接触しないよう隔離された状態でセパレータ166内に保持されると共に、挿通孔168に臨んでいる。具体的には、セパレータ166内の軸線O方向に4つの端子収納穴(図示せず)が貫通しており、これら各端子収納穴にそれぞれ端子金具21a、21b、22a、22bが互いに隔離して保持されるようになっている。
ここで、セパレータ166内の端子収納穴に先端側から端子金具21a(端子金具21b、22a、22bも同様)を挿入すると、1対の抜け止め部211dの後端向き面211tが、セパレータ166の先端向き面166sに当接する。これにより、端子金具21aが先端向き面166sより後端側に抜けるのを防止し、軸線O方向に端子金具21aの位置を規制する。
さらに図3に示すように、本実施形態では、各抜け止め部211dの板面のうち、先端縁から後端に向かって切れ目が入れられ、切れ目部分が抜け止め部211dの板面から外側に、かつ先端側に向かって拡がって片状の係止部211wを形成する。この1対の係止部211wは軸線O方向に垂直な方向から見てハの字状になっている。そして、1対の羽根部211wは端子収納穴内で拡開して端子収納穴の壁面に当接する。これにより、端子収納穴と端子金具21aとの隙間を羽根部211wが埋め、軸線O周りの端子金具21aの回転を防止すると共に、軸線O方向に垂直な方向にて端子金具21aを位置決めして保持する。なお、本実施形態では、羽根部211wを本体部211aの両辺に1対設けているので、本体部211aの両辺側にて端子収納穴と端子金具21aとの間の隙間を均等に(図3の左右の両方向から)埋め、端子収納穴の中央に端子金具21aを位置決めし易くなる。
又、係止部211wが外側、かつ先端側に向かって拡がることで、端子金具21aを先端側へ引き抜こうとしても係止部211wがさらに拡がって引き抜き力に対抗するので、端子金具21aの先端側への抜けを有効に防止することができる。
As shown in FIG. 4, the
Here, when the terminal fitting 21a (the same applies to the
Further, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, among the plate surfaces of each retaining
Further, since the locking
図5は、端子金具21a、21b、22a、22bを保持すると共にセンサ素子10が挿入されたセパレータ166の底面図である。但し、図5において、センサ素子10先端の多孔質保護層20を省略している。
図5において、センサ素子10の一方の主面10A側にて、電極パッド11a、11bに2つの端子金具21a、21bがそれぞれ対向している。そして、センサ素子10の幅W方向における(最も離れた)2つの電極パッド11a、11bの外縁間の最大間隔G2より、端子金具21a、21bの中心線Ce同士を結ぶ最小距離G1の方が広くなっている。さらに、各端子金具21a、21bのそれぞれに2個ずつ設けられた突起部21pの頂点21hのうち、中心線Ceより内側の内側突起部21p1の頂点21h1が、電極パッド11a、11bにそれぞれ接続している。
同様に、センサ素子10の他方の主面10Bにおいても、電極パッド12a、12bに2つの端子金具22a、22bがそれぞれ対向している。そして、センサ素子10の幅W方向における2つの電極パッド12a、12bの外縁間の最大間隔G4(=G2)より、端子金具22a、22bの中心線Ce同士を結ぶ最小距離G3(=G1)の方が広くなっている。さらに、各端子金具22a、22bのそれぞれに2個ずつ設けられた突起部22pの頂点22hのうち、中心線Ceより内側に位置する内側突起部22p1の頂点22h1が、電極パッド12a、12bにそれぞれ接続している。
なお、図5の例では、G4=G2、かつG3=G1とし、G3及びG4を省略したが、G4とG2が異なってもよく、及び/又はG3とG1が異なっていてもよい(後述の図8参照)。又、センサ素子10の少なくとも一方の面にてG2<G1又はG4<G3を満たせばよい。
FIG. 5 is a bottom view of the
In FIG. 5, two
Similarly, also on the other
In the example of FIG. 5, G4 = G2 and G3 = G1, and G3 and G4 are omitted. However, G4 and G2 may be different and / or G3 and G1 may be different (described later). (See FIG. 8). Further, at least one surface of the
以上のように、センサ素子10の同じ主面10A(又は10B)側にてG2<G1(又はG4<G3)とすることにより、ガスセンサ200の小型化(センサ素子10の板幅の狭小化)に伴って板幅方向の電極パッド11a、11b(又は12a、12b)の寸法及び各電極パッドの間隔が狭くなっても、各電極パッドにそれぞれ接続される各端子金具21a、21b(又は22a、22b)の幅を太くすることができ、これら端子金具の強度やバネ性を確保することができる。
又、本発明では、端子金具21a、21b(又は22a、22b)の中心線Ceを隔てるように、それぞれ頂点21h1、頂点21h2(又は22h1、22h2)が形成された内側突起部21p1(又は22p1)及び外側突起部21p2(又は22p2)を設けつつ、内側突起部21p1(又は22p1)の頂点21h1(又は22h1)を同じ主面側の2つの電極パッド11a、11b(又は12a、13b)に接続させている。これにより、狭ピッチ化した各電極パッドの間隔に対応して、これに接する各頂点の間隔を狭くできると共に、各端子金具21a、21b(又は22a、22b)の形状が左右反転せず、同一形状(左右対称)となるので、各端子金具を共通として部品点数を低減することができる。
つまり、本発明によれば、端子金具自身の強度やバネ性を確保しつつ、センサ素子の狭小化に対応してセンサ素子の電極パッドと端子金具とを確実に電気的接続することができる。
As described above, by making G2 <G1 (or G4 <G3) on the same
In the present invention, the inner protrusion 21p1 (or 22p1) is formed with the apex 21h1 and the apex 21h2 (or 22h1, 22h2), respectively, so as to separate the center line Ce of the
In other words, according to the present invention, the electrode pad of the sensor element and the terminal fitting can be reliably electrically connected in response to the narrowing of the sensor element while ensuring the strength and springiness of the terminal fitting itself.
図6はセンサ素子10が挿入されない状態で、端子金具21a、21b、22a、22bを保持したセパレータ166の底面図である。なお、図6において、センサ素子10先端の多孔質保護層20を省略している。
図6において、各端子金具21a、21b、22a、22bが同一形状であり、かつG1=G3である。そのため、センサ素子10の各主面10A、10Bに配置された端子金具同士(具体的には端子金具21a、22a同士、及び、端子金具21b、22b同士)が対向すると、一方の端子金具21a、21bの内側突起部21p1及び外側突起部21p2の頂点21h1、21h2が、対向する端子金具22a、22bの内側突起部22p1及び外側突起部22p2の頂点22h1、22h2に当接する。
このようにすると、端子金具21aは自身の幅方向の2箇所(各頂点21h1、21h2)にて、対向する端子金具22aの各頂点(22h1、22h2)に当接する。このため、対向する端子金具21a、22a同士がずれた方向(例えば、ハの字方向)に向くことが無く、略平行となる(つまり、片当たりが解消される)という利点がある。その結果、センサ素子10が端子金具21a、22a間に挿入される際に、端子金具21a、22aによって挿入困難となったり、軸ずれを生じて挿入されたりすることを抑制できる。
なお、互いに対向する他の端子金具21b、22bについても同様である。
又、図6の例では、対向した端子金具21a、22aの頂点21h、22h同士が当接しているが、要は端子金具が相手となる端子金具と幅方向の2箇所で接していればよく、後述する図9に示すように、相手となる端子金具の頂点以外の部分に当接してもよい。
本実施形例では、端子金具21a、21b、22a、22bが特許請求の範囲の「外側端子金具」に相当する。
FIG. 6 is a bottom view of the
In FIG. 6, the
If it does in this way, the terminal metal fitting 21a will contact | abut each vertex (22h1, 22h2) of the terminal metal fitting 22a which opposes in two places (each vertex 21h1, 21h2) of own width direction. For this reason, there is an advantage that the
The same applies to the other
Further, in the example of FIG. 6, the
In this embodiment, the
図7は端子金具21aの変形例を示す斜視図である。なお、ガスセンサが有する4本の端子金具はいずれも同一形状であり、他の端子金具の構造も端子金具23aと同様である。又、端子金具23aは、突起部23pの構成が異なること以外は、図3の端子金具21aと同一であるので、同一構成部分の説明を省略する。但し、端子金具21aと同一部分の符号は、例えば符号211cを231cに読み替えるものとする。
図7において、先端部231bの表面(本体部231aに対向する面の反対面)には、中心線Ceを隔てるように、突起部23pがそれぞれ1個形成され、さらに突起部23pには頂点23hが形成されている。ここで、各突起部23pは同一形状であるが、それぞれ軸線O方向の異なる位置にずれて並んでいる。
又、突起部23pはほぼ半球状であって、突起部23pの先端縁からから頂点23hまでの距離と、頂点23hから突起部23pの後端縁までの距離は同一である。さらに、各突起部23p自身は中心線Ceを超えて反対側まで形成されているが、突起部23pの頂点23h自身は中心線Ceを隔てた位置にそれぞれ配置されている。このように、少なくとも頂点23hが中心線Ceを隔てた位置にあればよい。
FIG. 7 is a perspective view showing a modification of the terminal fitting 21a. The four terminal fittings included in the gas sensor have the same shape, and the structure of the other terminal fittings is the same as that of the terminal fitting 23a. Further, since the terminal fitting 23a is the same as the terminal fitting 21a of FIG. 3 except that the configuration of the protruding
In FIG. 7, one
The
次に、図8、図9を参照し、センサ素子10xが5つの電極パッドを備え、G4とG2が同一でない場合について説明する。5つの電極パッドを備えたセンサ素子10xを有するガスセンサとしては、全領域空燃比センサが該当する。なお、図8、図9においては、図7に示す端子金具23aを用いるものとし、端子金具23aと同一形状の4本の端子金具を符号23a、23b、24a、24bで表すと共に、端子金具24a、24bに形成された突起部及び頂点を、それぞれ符号24p、24hで表す。
図8において、このセンサ素子10xは、センサ素子10の各電極パッド11a、11b、12a、12bにそれぞれ対応する電極パッド11d、11e、12d、12eの他に、幅方向に沿って電極パッド12d、12eの間に5つ目の電極パッド12fを備えている。
センサ素子10xの場合、一方の主面(図8の下面)側の幅W方向には3つの電極パッド12d〜12fが並ぶため、これら電極パッドの間隔を広げるべく、幅W方向に最も離れた2つの電極パッド12d、12eの外縁間の間隔G4を、センサ素子10xの他方の主面(図8の上面)側の2つの電極パッド11d、11eの外縁間の間隔G2より若干広くしている。
一方、電極パッド12d、12eにそれぞれ接続される端子金具24a、24bの中心線Ce同士を結ぶ距離G3は、電極パッド11d、11eにそれぞれ接続される端子金具23a、23bの中心線Ce同士を結ぶ距離G1と同一とし(G3=G1)、さらにG4<G3としている。なお、幅W方向に沿って端子金具24a、24bの間には、電極パッド12fに接続される端子金具25が配置され、端子金具25には突起部25pが形成されている。このように、2つの電極パッドの外縁間の間隔については、本発明において、最大間隙にて考えることとする。一方、端子金具の中心線同士を結ぶ距離については、最小距離にて考えることとする。
図8の実施形態においても、G2<G1(又はG4<G3)とすることにより、電極パッドの寸法及び各電極パッドの間隔が狭くなっても、各電極パッド11a、11b、12a、12bにそれぞれ接続される各端子金具23a、23b、24a、24bの幅を太くすることができ、これら端子金具の強度やバネ性を確保することができる。
又、端子金具の中心線Ceを隔てるように、それぞれ頂点23h1、頂点23h2(又は24h1、24h2)が形成された内側突起部23p1(又は24p1)及び外側突起部23p2(又は24p2)を設けつつ、内側突起部23p2(又は24p2)の頂点23h1(又は24h1)を同じ主面側の2つの電極パッドに接続させるので、狭ピッチ化した各電極パッドの間隔に対応して、これに接する各頂点の間隔を狭くできると共に、各端子金具23a、23b(又は24a、24b)の形状が左右反転せず、同一形状(左右対称)となるので、各端子金具を共通として部品点数を低減することができる。
なお、本変形例では、端子金具23a、23b、24a、24bが特許請求の範囲の「外側端子金具」に相当する。
Next, a case where the sensor element 10x includes five electrode pads and G4 and G2 are not the same will be described with reference to FIGS. As a gas sensor having the sensor element 10x having five electrode pads, an all-range air-fuel ratio sensor is applicable. 8 and 9, the terminal fitting 23a shown in FIG. 7 is used, and four terminal fittings having the same shape as the terminal fitting 23a are denoted by
In FIG. 8, the sensor element 10x includes
In the case of the sensor element 10x, since the three
On the other hand, the distance G3 connecting the center lines Ce of the
Also in the embodiment of FIG. 8, by setting G2 <G1 (or G4 <G3), the
Moreover, while providing the inner protrusion 23p1 (or 24p1) and the outer protrusion 23p2 (or 24p2) formed with the vertex 23h1, vertex 23h2 (or 24h1, 24h2), respectively, so as to separate the center line Ce of the terminal fitting, Since the apex 23h1 (or 24h1) of the inner protrusion 23p2 (or 24p2) is connected to the two electrode pads on the same main surface side, the apex of each apex in contact with the electrode pad corresponding to the interval between the electrode pads with a narrow pitch is established. The interval can be narrowed, and the shapes of the
In this modification, the
図9は、センサ素子10xが挿入されない状態で、対向する端子金具23a、24aの重なり状態を示す側面図(軸線O方向に直交する方向から見た図)である。
図9において、端子金具23a、24aは重なっている。一方、端子金具23aの1対の突起部23p(頂点23h)と、端子金具24aの1対の突起部24p(頂点24h)とは、左右反転した位置に配置されるが、端子金具23aの1対の突起部23p(頂点23h)が軸線O方向に異なる位置にずれているため、端子金具24aの1対の突起部24p(頂点24h)も、軸線O方向に沿って端子金具23aと反対側に位置する。従って、端子金具23aの1対の突起部23p(頂点23h)は端子金具24aの突起部24p(頂点24h)には当接せず、端子金具24aの先端部の表面に当接することになる。同様に、端子金具24aの1対の突起部24p(頂点24h)も、端子金具23aの先端部の表面に当接する。
このように、図9においても、端子金具23aは自身の幅方向の2箇所(各頂点23h)にて、相手となる端子金具24aに当接するので、対向する端子金具23a、24a同士がずれた方向(例えば、ハの字方向)に向くことが無く、略平行となる。その結果、センサ素子10が端子金具23a、24a間に挿入される際に、端子金具23a、24aによって挿入困難となったり、軸ずれを生じて挿入されたりすることを抑制できる。
なお、互いに対向する他の端子金具23b、24bについても同様である。
又、端子金具23a、24aの各突起部23p、24p自身は中心線Ceを超えて反対側まで形成されているが、突起部23p、24pの端部(裾野)付近は頂点23h、24hより高さが低いので、中心線Ceを超えた部分で突起部23p、24pが互いに干渉して衝突することはない。
FIG. 9 is a side view (viewed from a direction perpendicular to the direction of the axis O) showing an overlapping state of the
In FIG. 9, the
Thus, also in FIG. 9, the
The same applies to the other
In addition, the
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、端子金具は、自身の中心線を挟むように頂点を有する内側突起部及び外側突起部を1個以上有していればよく、突起部を合計で3個以上有していてもよい。この場合、例えば端子金具の中心線よりずれた一方の側(例えば内側)において、突起部が幅方向に2個以上並んでもよく、この側にて突起部が軸線方向に2個以上並んでもよい。
又、ガスセンサとしては、酸素センサ、全領域ガスセンサの他、NOxセンサが挙げられる。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but extends to various modifications and equivalents included in the spirit and scope of the present invention.
For example, the terminal fitting only needs to have one or more inner protrusions and outer protrusions having apexes so as to sandwich the center line thereof, and may have a total of three or more protrusions. In this case, for example, two or more protrusions may be arranged in the width direction on one side (for example, the inner side) shifted from the center line of the terminal fitting, and two or more protrusions may be arranged in the axial direction on this side. .
Examples of the gas sensor include an oxygen sensor, a full range gas sensor, and a NOx sensor.
10,10x センサ素子
10A センサ素子の一方の主面
10B センサ素子の他方の主面
11a、11b、12a、12b 電極パッド
21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25 端子金具
21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b 外側端子金具
21p1、22p1、23p1、24p1 内側突起部
21p2、22p2、23p2、24p2 外側突起部
21h、22h、23h、24h 端子金具の頂点
200 ガスセンサ
O 軸線
Ce 端子金具の中心線
G2、G4 最も離れた2つの電極パッドの外縁間の最大間隔
G1、G3 外側端子金具の幅方向中心線同士を結ぶ最小距離
d1 突起部の先端縁から頂点までの距離
d2 頂点から突起部の後端縁までの距離
10,
Claims (3)
前記電極パッドにそれぞれ接続される端子金具と、
を備えるガスセンサであって、
前記主面の幅方向において、複数の前記電極パッドのうち最も離れた2つの外縁間の最大間隔よりも、当該2つの電極パッドのそれぞれに接続する外側端子金具の幅方向の中心を通る中心線同士を結ぶ最小距離が広く、
前記外側端子金具は、前記中心線を隔てるように頂点を有する、内側突起部及び外側突起部を有し、前記内側突起部の頂点が前記2つの電極パッドに接続しているガスセンサ。 A sensor element having a plurality of electrode pads extending in the axial direction and having a plate shape having opposing main surfaces and arranged in the width direction on the rear end side of at least one main surface;
Terminal fittings respectively connected to the electrode pads;
A gas sensor comprising:
In the width direction of the main surface, the center line passing through the center in the width direction of the outer terminal fitting connected to each of the two electrode pads, rather than the maximum distance between the two outermost outer edges of the plurality of electrode pads The minimum distance between each other is wide,
The gas sensor in which the outer terminal fitting has an inner protrusion and an outer protrusion having apexes so as to separate the center line, and the apexes of the inner protrusions are connected to the two electrode pads.
前記センサ素子が前記端子金具の間に挿入されない状態で、対向した2つの前記外側端子金具のそれぞれについて、一方の外側端子金具に設けられた前記内側突起部及び前記外側突起部が、他方の前記端子金具に当接している請求項1に記載のガスセンサ。 The two electrode pads and the outer terminal fitting are respectively provided on the other main surface of the sensor element so as to face each other with the sensor element interposed therebetween,
In the state where the sensor element is not inserted between the terminal fittings, for each of the two outer terminal fittings facing each other, the inner protruding portion and the outer protruding portion provided on one outer terminal fitting are the other of the other The gas sensor according to claim 1, wherein the gas sensor is in contact with the terminal fitting.
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