JP2017067505A - 車載用センサ - Google Patents

Abstract

【課題】センサの内部への水分の浸入をより効果的に防止することができる車載用センサを提供すること。
【解決手段】車載用センサ１は、センサ素子に電気的に接続された複数本のリード線２と、金属製の円筒状カバー３と、円筒状カバー３の端部の内周側に配置されたゴム製のブッシュ４とを備えている。車載用センサ１は、円筒状カバー３を縮径させブッシュ４を圧縮変形させることによって、各挿通穴４１に各リード線２を保持する構造を有している。円筒状カバー３には、その端部の全周を内周側に屈曲させた屈曲部３１が設けられている。ブッシュ４には、屈曲部３１の軸線方向Ｌの外側に対向する鍔部４３が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ブッシュによって複数本のリード線を保持する構造を有する車載用センサに関する。

ガスセンサ等の車載用センサにおいては、センサ素子に電気的に接続された複数本のリード線を、制御機器等に接続するために外部に引き出す部分が存在する。このリード線の引出し部分においては、センサの内部への水分の浸入を防止する工夫がなされている。
例えば、特許文献１の空燃比センサにおいては、保護カバーの内部に弾性絶縁部材が配置され、保護カバーを内方にかしめることにより、弾性絶縁部材のリード線挿通穴に挿通されたリード線を固定することが開示されている。そして、保護カバーをかしめて、弾性絶縁部材の外径を縮径させることにより、リード線をリード線挿通穴内に安定かつ確実にシール固定し、空燃比センサの防水性を向上させている。

特開平９−２２９８９７号公報

しかしながら、リード線をセンサの外部に引き出すための構造上、防水のためのかしめ部分は、保護カバーの端部付近に位置している。保護カバーの端部付近は、構造上強度が低い。また、保護カバーの端部付近は、かしめ部分との距離が近いために、かしめ変形の影響を受けて共連れ変形を生じることがある。そのため、保護カバーの端部付近の形状及びかしめ部分の形状が異常変形する場合がある。この異常変形の度合が大きい場合には、かしめ部分の周方向における圧縮状態が不均等となり、圧縮度合の低い部分からセンサ内に水が浸入しやすくなるという課題がある。

また、センサに用いられるリード線の本数が増加した場合等においては、リード線の本数の増加に伴い、リード線の周囲における圧縮度合の不均等及びシール面圧のばらつきが大きくなる。そのため、かしめによるリード線の圧縮度合を高めて、シール面圧を増大させることになる。この場合には、かしめによる保護カバーの共連れ変形、センサ内への水の浸入が更に生じやすくなる。この理由により、センサの防水性を確保して、リード線の本数を増加させることを難しくしている。
また、保護カバーの端面と弾性絶縁部材との隙間は、センサの内部への水分の浸入口となることから、センサの内部への水分の浸入をより効果的に防止するためには更なる工夫が必要とされる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、センサの内部への水分の浸入をより効果的に防止することができる車載用センサを提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、センサ素子（１０）に電気的に接続された複数本のリード線（２）と、
金属製の円筒状カバー（３）と、
該円筒状カバーの端部の内周側に配置され、上記複数本のリード線を挿通させるための複数の挿通穴（４１）が設けられたゴム製のブッシュ（４）と、を備え、
上記円筒状カバーを縮径させ上記ブッシュを圧縮変形させることによって、上記各挿通穴に上記各リード線を保持する構造を有する車載用センサ（１）において、
上記円筒状カバーには、その端部の全周を内周側に屈曲させた屈曲部（３１）が設けられており、
上記ブッシュには、上記屈曲部の軸線方向（Ｌ）の外側に対向する鍔部（４３）が設けられている、車載用センサにある。

上記車載用センサにおいては、円筒状カバーとブッシュとの形状に工夫をしており、車載用センサの防水性をさらに高めることができる。
具体的には、円筒状カバーには、その端部の全周を内周側に屈曲させた屈曲部が設けられている。この屈曲部の形成により、円筒状カバーの端部の強度が高くなる。そして、各挿通穴に各リード線が挿通されたブッシュを円筒状カバーの端部の内周側に配置して、この円筒状カバーを縮径させるときには、屈曲部の存在により、円筒状カバーに座屈等の変形が生じにくくなる。これにより、円筒状カバーの変形を防止して、円筒状カバーを縮径させる量及びブッシュの圧縮変形量を大きくすることができる。そして、特にリード線の本数が増加した場合等においても、円筒状カバーとブッシュとの間、ブッシュの挿通穴とリード線との間のシール面圧を高く維持することができる。

また、ブッシュには、円筒状カバーの屈曲部の軸線方向の外側に対向する鍔部が設けられている。そして、屈曲部の先端が鍔部によって覆われることにより、円筒状カバーの屈曲部の先端とブッシュとの隙間からセンサの内部へ水分が浸入しにくくすることができる。
このように上記車載用センサにおいては、円筒状カバーに屈曲部を設けた効果と、屈曲部の外側に配置する鍔部をブッシュに設けた効果とが相乗的に発揮される。
それ故、上記車載用センサによれば、その内部への水分の浸入をより効果的に防止することができる。

実施形態にかかる、車載用センサを示す断面説明図。 実施形態にかかる、車載用センサの円筒状カバー及びブッシュの周辺を、円筒状カバーを縮径させる前の状態で示す断面説明図。 実施形態にかかる、車載用センサの円筒状カバー及びブッシュの周辺を、円筒状カバーを縮径させた後の状態で示す断面説明図。 実施形態にかかる、車載用センサのブッシュ及びリード線の周辺を、軸線方向から見た状態で示す説明図。 実施形態にかかる、従来の車載用センサのブッシュ及びリード線の周辺を示す説明図。

上述した車載用センサにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
車載用センサ１は、図１に示すように、センサ素子１０に電気的に接続された複数本のリード線２と、金属製の円筒状カバー３と、円筒状カバー３の端部の内周側に配置されたゴム製のブッシュ４とを備えている。ブッシュ４には、複数本のリード線２を挿通させるための複数の挿通穴４１が設けられている。
車載用センサ１は、図２、図３に示すように、円筒状カバー３を縮径させてブッシュ４を圧縮変形することによって、各挿通穴４１に各リード線２を保持する構造を有している。円筒状カバー３には、その端部の全周を内周側に屈曲させた屈曲部３１が設けられている。ブッシュ４には、屈曲部３１の外側に対向する鍔部４３が設けられている。

車載用センサ１は、四輪自動車、二輪自動車等の車両に搭載されるものであり、本形態の車載用センサ１は、ガスの濃度を検出するガスセンサを構成する。ガスセンサは、内燃機関の排気管に配置され、排気管を流れる排ガスにおける酸素濃度、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の特定ガス濃度の検出を行うものである。
図１に示すように、ガスセンサのセンサ素子１０は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、固体電解質体の両側に設けられた電極と、固体電解質体を加熱するヒータとを有している。電極には、排ガスに晒される３つの電極と、大気に晒される１つの電極とがある。複数本のリード線２は、４つの電極に金具２１を介して繋がる４本のリード線２と、ヒータの発熱線における両端のリード部に金具２１を介して繋がる２本のリード線２とがある。

図４に示すように、複数本のリード線２及び複数の挿通穴４１は、ブッシュ４の横断面において、ブッシュ４の中心Ｏを通ってブッシュ４を２分割する仮想線Ｋを対称軸とする線対称になる位置に設けられている。本形態の複数本のリード線２及び複数の挿通穴４１は、仮想線Ｋを対称軸とする左右の領域において３箇所ずつ配置されている。そして、複数本のリード線２がブッシュ４の周方向Ｃに配置されたピッチは、部分的に異なっている。より具体的には、左右いずれかの領域に配置された３本のリード線２間のピッチと、仮想線Ｋを跨ぐ左右の領域にそれぞれ配置されたリード線２間のピッチとは互いに異なっている。

図１に示すように、センサ素子１０は、長尺形状に形成されており、センサ素子１０の長手方向は、円筒状カバー３の軸線方向Ｌと平行である。以下、車載用センサ１の各構成部品において、円筒状カバー３の軸線方向Ｌに平行な方向を、軸線方向Ｌの先端側又は後端側として示す。センサ素子１０は、絶縁碍子１１に保持されており、絶縁碍子１１は、ハウジング１２に配置されている。センサ素子１０の軸線方向Ｌの先端部に設けられたセンサ検知部１０１は、絶縁碍子１１から突出しており、センサ検知部１０１は、ハウジング１２に取り付けられた先端側カバー１３によって覆われている。円筒状カバー３は、車載用センサ１の最外周に位置する部品であり、ハウジング１２の軸線方向Ｌの後端側に取り付けられている。ブッシュ４は、円筒状カバー３の後端部の内周側に配置されており、円筒状カバー３の軸線方向Ｌの後端側から車載用センサ１の内部へ水分が浸入することを防止するものである。

図２、図３に示すように、円筒状カバー３とブッシュ４とのかしめ加工を行うためのかしめ部３０は、屈曲部３１の軸線方向Ｌの先端側に隣接する部位に設けられている。円筒状カバー３の軸線方向Ｌの後端部の付近には、屈曲部３１の外径よりも外径が縮径されたかしめ凹部３２が形成されている。
かしめ加工を行う治具等によってかしめ凹部３２が形成されるときには、かしめ凹部３２の軸線方向Ｌの後端側に隣接する屈曲部３１と、かしめ凹部３２の軸線方向Ｌの先端側に位置する部分とが外周側に膨らむ。屈曲部３１は、外周側に膨らむときに、内周側に略直角に折り曲げられた状態から、センサ素子１０の軸方向に傾斜する状態に変化する。

図４に示すように、リード線２は、銅線等の導体部２１と、導体部２１の周りを被覆する樹脂の被覆部２２とによって構成されている。ブッシュ４が圧縮変形されるときには、リード線２の被覆部２２が圧縮されて、リード線２の被覆部２２とブッシュ４の挿通穴４１とが密着される。図３に示すように、各リード線２は、かしめ凹部３２の縮径する変形を受けて、かしめ凹部３２の内周側に対向する部分が内周側に曲がっている。

図３に示すように、円筒状カバー３の内周側とブッシュ４の外周側との間には、水等の液体を通過させない一方、空気等の気体を通過させる性質を有するフィルター５が挟み込まれている。フィルター５は、通気可能な微細繊維状構造を有する樹脂材料によって構成されている。円筒状カバー３における、フィルター５に対向する部位には、貫通穴３４が形成されている。貫通穴３４は、円筒状カバー３を縮径させる際にブッシュ４が圧縮変形される部位よりも軸線方向Ｌの先端側に位置する。
フィルター５と貫通穴３４とを設けた工夫により、車載用センサ１内への水等の浸入を防止して、車載用センサ１内の換気及び圧力の調整を行うことができる。

円筒状カバー３は、軸線方向Ｌの先端側であって内周側に配置される第１カバー部３Ａと、第１カバー部３Ａの後端部に外周側から重なって配置される第２カバー部３Ｂとに分割されている。フィルター５の軸線方向Ｌの後端側部分は、かしめ凹部３２の縮径する変形を受けてブッシュ４と第２カバー部３Ｂとの間に挟まれている。フィルター５の軸線方向Ｌの先端側部分は、別のかしめ凹部３３の縮径する変形を受けて第１カバー部３Ａと第２カバー部３Ｂとの間に挟まれている。

ブッシュ４は、円筒状カバー３の第２カバー部３Ｂの内周側に配置される本体部４２と、本体部４２の軸線方向Ｌの後端部において、外周側に突出する鍔部４３とを有している。鍔部４３は、第２カバー部３Ｂの屈曲部３１の先端に当接し、屈曲部４３を軸線方向Ｌの後端側から覆っている。

ガスセンサを組み付ける際には、図２に示すように、第２カバー部３Ｂの先端側部分を第１カバー部３Ａの外周側に重ね合わせるとともに、第１カバー部３Ａの後端側部分と第２カバー部３Ｂとの間にフィルター５を配置する。また、第２カバー部３Ｂ及びフィルター５の内周側に、各挿通穴４１に各リード線２が挿通されたブッシュ４を配置する。そして、図３に示すように、かしめ治具を用いて第２カバー部３Ｂの後端側部分を縮径させ、ブッシュ４の一部を内周側に圧縮変形させるとともに、ブッシュ４の各挿通穴４１に各リード線２を密着させる。こうして、かしめ治具によって、第２カバー部３Ｂとフィルター５とブッシュ４とがかしめられ、これらの隙間が閉じられるとともに、ブッシュ４の各挿通穴４１と各リード線２との隙間が閉じられる。また、第２カバー部３Ｂにおけるかしめが行われた部位には、かしめ凹部３２が形成される。

車載用センサ１においては、円筒状カバー３の第２カバー部３Ｂの後端部の全周に、内周側に屈曲する屈曲部３１が設けられていることにより、第２カバー部３Ｂの後端部の強度が高くなる。そして、第２カバー部３Ｂを縮径させて、第２カバー部３Ｂとフィルター５とブッシュ４とをかしめたときには、屈曲部３１の存在により、第２カバー部３Ｂに座屈等の変形が生じにくくなる。
これにより、第２カバー部３Ｂの変形を防止して、第２カバー部３Ｂを縮径させる量及びブッシュ４の圧縮変形量を大きくすることができる。そして、特にリード線２の本数が増加した場合等においても、第２カバー部３Ｂとブッシュ４との間、ブッシュ４の挿通穴４１とリード線２との間のシール面圧を高く維持することができる。

また、ブッシュ４には、第２カバー部３Ｂの屈曲部３１の外側に対向する鍔部４３が設けられている。そして、屈曲部３１の先端が鍔部４３によって覆われ、車載用センサ１の内部に水が浸入する経路の入口となる、第２カバー部３Ｂの屈曲部３１の先端とブッシュ４との隙間が、鍔部４３によって閉塞される。これにより、車載用センサ１の内部へ水分が浸入しにくくすることができる。
このように車載用センサ１においては、第２カバー部３Ｂに屈曲部３１を設けた効果と、屈曲部３１の外側に配置する鍔部４３をブッシュ４に設けた効果とが相乗的に発揮される。

次に、本形態の車載用センサ１の利点を、円筒状カバー９３の端部において内周側に屈曲された屈曲部９３１を、ブッシュ９４の端面に配置した、図５に示す、従来の車載用センサ９と比較して示す。
同図に示すように、円筒状カバー９３を縮径させて、円筒状カバー９３とブッシュ９４とをかしめた場合には、かしめによって円筒状カバー９３に形成されたかしめ凹部９３２の周辺に位置する屈曲部９３１は、構造上必ず、ブッシュ９４から離れる外側方向に変形する。この変形を、同図において二点鎖線で示す。この場合には、屈曲部９３１とブッシュ９４の端面との間には隙間Ｓが生じ、この隙間Ｓが、車載用センサ９の内部へ水分を浸入させるための入口を形成することになる。そのため、従来の車載用センサ９は、防水性の観点から不利となる。また、この場合には、屈曲部９３１とブッシュ９４の端面との間に、水分を溜めるための空間を形成することになり、従来のセンサ９は、円筒状カバー９３の腐食の観点からも不利となる。

一方、本形態の車載用センサ１においては、円筒状カバー３を縮径させて、円筒状カバー３とブッシュ４とをかしめたときには、このかしめによって外側方向に変形した屈曲部３１の先端が、ブッシュ４の鍔部４３を押圧することになる。これにより、屈曲部３１の先端と、弾性体である鍔部４３との間において、簡易的なシール構造を形成することができる。そのため、車載用センサ１は、その内部への水分の浸入を効果的に防止することができ、防水性の観点から有利となる。また、屈曲部３１の先端と鍔部４３との間には水分が溜まりにくく、車載用センサ１は、円筒状カバー３の腐食の観点からも有利となる。

また、本形態の車載用センサ１においては、複数本のリード線２がブッシュ４の周方向Ｃに配置されたピッチが部分的に異なっている。この場合には、リード線２の周囲に位置するブッシュ４の部分の厚みの変化、及び隣接するリード線２との間隔の変化の影響を受けて、リード線２の周囲に生じる面圧のばらつきが大きくなる。そのため、円筒状カバー３及びブッシュ４にかしめを行う変形量を大きくして、リード線２の周囲に生じる面圧を確保する。

本形態においては、円筒状カバー３の第２カバー部３Ｂの後端部の全周に屈曲部３１を設ける工夫によって、第２カバー部３Ｂの端部の強度を増加させている。そして、第２カバー部３Ｂ及びブッシュ４のかしめ変形量を増加させた場合においても、第２カバー部３Ｂにしわが寄るような座屈等の異常変形、及びこの異常変形に起因する、車載用センサ１の内部への水分の浸入が生じることを防止している。
これにより、複数本のリード線２がブッシュ４の周方向Ｃに配置されたピッチが部分的に異なっているような特殊な場合においても、第２カバー部３Ｂとブッシュ４との間、ブッシュ４の挿通穴４１とリード線２との間のシール面圧を高く維持することができる。
それ故、車載用センサ１によれば、その内部への水分の浸入をより効果的に防止することができる。

また、本形態の車載用センサ１においては、屈曲部３１の先端が、屈曲部３１の軸線方向Ｌにおける、ブッシュ４の鍔部４３とフィルター５の端部５１との間に配置されている。円筒状カバー３及びフィルター５の内側にブッシュ４を組み付ける際には、フィルター５の端部５１は屈曲部３１の先端によって覆われている。そのため、ブッシュ４を組み付ける際には、ブッシュ４の鍔部４３は屈曲部３１の先端によって必ず受け止められ、鍔部４３がフィルター５の先端を押さえ付けることが防止される。
フィルター５は、通気を行うための複数の微細孔を形成するために、微細繊維状構造を有する樹脂材料によって構成されている。そのため、フィルター５が、その表面に沿った方向に押圧又は圧縮されると、微細繊維状構造における複数の微細孔が閉塞され、フィルター５の通気性能が損なわれるおそれがある。

車載用センサ１においては、屈曲部３１の先端がブッシュ４の鍔部４３を受け止める構造を有していることにより、ブッシュ４の組付時に、フィルター５がその表面に沿った方向に押圧又は圧縮されることがなくなり、フィルター５の通気性能を確保することができる。そのため、ブッシュ４の組付時の組付精度を厳密に管理しなくても、車載用センサ１の通気性能を維持することができる。

１ 車載用センサ
１０ センサ素子
２ リード線
３ 円筒状カバー
３１ 屈曲部
４ ブッシュ
４１ 挿通穴
４３ 鍔部

Claims (4)

1. センサ素子（１０）に電気的に接続された複数本のリード線（２）と、
   金属製の円筒状カバー（３）と、
   該円筒状カバーの端部の内周側に配置され、上記複数本のリード線を挿通させるための複数の挿通穴（４１）が設けられたゴム製のブッシュ（４）と、を備え、
   上記円筒状カバーを縮径させ上記ブッシュを圧縮変形させることによって、上記各挿通穴に上記各リード線を保持する構造を有する車載用センサ（１）において、
   上記円筒状カバーには、その端部の全周を内周側に屈曲させた屈曲部（３１）が設けられており、
   上記ブッシュには、上記屈曲部の軸線方向（Ｌ）の外側に対向する鍔部（４３）が設けられている、車載用センサ。
2. 上記複数本のリード線が上記ブッシュの周方向（Ｃ）に配置されたピッチは、部分的に異なっている、請求項１に記載の車載用センサ。
3. 上記円筒状カバーと上記ブッシュとの間には、液体を通過させない一方、気体を通過させる性質を有するフィルター（５）が挟み込まれており、
   上記円筒状カバーにおける、上記フィルターに対向する部位には、貫通穴（３４）が形成されている、請求項１又は２に記載の車載用センサ。
4. 上記軸線方向における、上記ブッシュの上記鍔部と上記フィルターの端部との間には、上記円筒状カバーの上記屈曲部の先端が配置されている、請求項３に記載の車載用センサ。

Images