JP3586342B2 - 通気性導電線の接続具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製チューブ内に通気性を保ったまま導電線を絶縁保持するメタルシースリード線と、樹脂製チューブ内に通気性を保ったまま導電線を保持する樹脂被覆リード線とを、金属製チューブと樹脂製チューブとの通気性を確保したまま、金属製チューブの導電線と樹脂製チューブの導電線とを電気的に接続する通気性導電線の接続具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、内燃機関用の酸素センサのように、通気性を要する機能部品が知られている。
このような、通気性を必要とする機能部品にリード線を接続する場合、機能部品への通気性を保ったまま、電気的な接続を行うリード線が必要になる。
ここで、そのリード線として、導電線を覆うとともに、両端の通気性が確保された樹脂製チューブを備える樹脂被覆リード線が一般に用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、通気性を必要とする機能部品が高温になり、また機械的な振動が加わる場合では、機能部品に直接、樹脂被覆リード線を接続することができない。そこで、通気性を必要とする機能部品が高温になる場合では、その機能部品に、導電線を絶縁した状態で覆うとともに、両端の通気性が確保された金属製チューブを備える耐熱性に優れたメタルシースリード線を接続する技術を開発した。（公知の技術ではない）。
【０００４】
しかし、メタルシースリード線は、樹脂被覆リード線に比較して高価であるため、放熱して温度が下がった部位で、比較的安価な樹脂被覆リード線と接続する要望が生じる。
【０００５】
そこで、メタルシースリード線と樹脂被覆リード線との接続箇所の防水性を確保するために、接続箇所をゴムや樹脂で直接モールドすると、接続箇所において、メタルシースリード線の金属製チューブと樹脂被覆リード線の樹脂製チューブとの通気性が遮断される結果となり、通気性を必要とする機能部品への通気が不能になってしまう。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、強い機械的な振動を受けても金属製チューブの導電線と樹脂製チューブの導電線との電気的接続部分の防水性を確保し、且つメタルシースリード線の金属製チューブと樹脂被覆リード線の樹脂製チューブとの通気性も確保することのできる通気性導電線の接続具の提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の通気性導電線の接続具は、次の技術的手段を採用した。
〔請求項１の手段〕
通気性導電線の接続具は、
第１導電線を絶縁した状態で覆うとともに、両端の通気性が確保された金属製チューブを備えるメタルシースリード線と、
第２導電線を覆うとともに、両端の通気性が確保された樹脂製チューブを備える樹脂被覆リード線と、
を接続する通気性導電線の接続具であって、
ａ）前記樹脂製チューブの周囲を気密にシールする弾性変形可能なシール部材と、
ｂ）このシール部材によって内周が気密にシールされるとともに、前記金属製チューブの周囲に気密に接合され、前記金属製チューブの端と前記樹脂製チューブの端とを連通する空気室を内部に形成し、前記第１導電線と前記第２導電線との電気的接続部分を覆うスリーブと、
ｃ）このスリーブ内に配置され、前記電気的接続部分の周囲を覆うセパレータと、
ｄ）前記樹脂製チューブを挿通する挿通穴を備え、この挿通穴が前記スリーブ内における前記第２導電線の端部に固着された端子金具より小径に設けられたホルダと、
を備える。
【０００８】
〔請求項２の手段〕
請求項１の通気性導電線の接続具において、
前記スリーブは、金属製で、前記金属製チューブの周囲に溶接によって接合され、前記シール部材の周囲にカシメによって接合されていることを特徴とする。
【０００９】
〔請求項３の手段〕
請求項１の通気性導電線の接続具において、
前記スリーブは、
前記シール部材の周囲に気密に取り付けられた前記ホルダと、
このホルダの周囲を覆うとともに前記金属製チューブの周囲を覆うカラーと、前記ホルダと前記カラーの接続箇所、および前記カラーと前記金属製チューブの接続箇所を覆ってモールド成形された樹脂モールドと、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の作用および効果】
第１導電線と第２導電線との電気的接続部分を覆うスリーブは、一方でメタルシースリード線の金属製チューブに気密に接合され、他方でシール部材を介して樹脂被覆リード線を気密に保持する。このため、第１導電線と第２導電線との電気的接続部分は、スリーブで気密に覆われる結果となり、その接続部分の防水性が確保される。
【００１１】
また、第１導電線と第２導電線との電気的接続部分を覆うスリーブは、その内部に金属製チューブの端と樹脂製チューブの端とを連通する空気室を形成する。このため、金属製チューブと樹脂製チューブとの通気性が確保される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、第１〜第３実施例および変形例を用いて説明する。
〔第１実施例の構成〕
図１ないし図４は第１実施例を説明するもので、図１はメタルシースリード線と樹脂被覆リード線の接続手段の半断面図、図２は車両の排気管に取り付けられた酸素センサの半断面図である。
【００１３】
（酸素センサ１の説明）
酸素センサ１は、通気性を要する機能部品の一例である。この酸素センサ１は、小型化されたもので、その構造を説明する。
酸素センサ１は、セラミック製のセンサ素子２を備える。このセンサ素子２は、空燃比センサ部と電気ヒータ部とを積層して焼結した矩形柱状を呈する周知の構造のものを小型化したもので、その先端側（図２の下側）が排気管３内を流れる排気ガスに晒される。
【００１４】
図３に示すように、センサ素子２の基部には、センサ素子２内に空気を取り入れるための空気孔４が形成されている。また、センサ素子２の基部には、空燃比センサ部の出力信号を取り出す２つのＰｔ製電極端子５と、電気ヒータ部に通電するための２つのＰｔ製電極端子５とが引き出されている。
【００１５】
図２に示すように、センサ素子２は、筒状の固定金具６内にガラスシール７（あるいはセメント）によって固定されるもので、センサ素子２の先端側が固定金具６の先端より突出した状態で固定されている。
固定金具６の先端外周には、センサ素子２の突出部分を覆う金属製のカバー８がレーザ溶接によって固着されている。このカバー８は、キャップ状を呈するもので、その先端に、排気管３内を流れる排気ガスをカバー８内に導く開口８ａが形成されている。なお、この開口８ａは複数でも良く、例えばカバー８の周囲に設けても良い。
【００１６】
固定金具６の他端よりの部分には、他の外径より大きな大径部６ａが形成されている。この大径部６ａは酸素センサ１を排気管３に固定するために設けられたもので、その固定構造を説明する。
排気管３には、酸素センサ１の先端を排気管３内に挿入するためのセンサ取付穴３ａが形成されている。このセンサ取付穴３ａの周囲には、溶接等で筒状の取付ネジ９が固定されている。この取付ネジ９内に酸素センサ１を挿入した後、袋ナット１０を取付ネジ９に締めつける。すると、袋ナット１０の底が大径部６ａを固定金具６に押し付ける。この構造によって、酸素センサ１が排気管３に強固に固定される。
【００１７】
固定金具６の他端外周には、ステンレス製の筒状スリーブ１１の一端がレーザ溶接によって固着されている。このスリーブ１１は、固定金具６の内部と、詳細は後述するメタルシースリード線１２の金属製チューブ１３との通気を保ったまま、固定金具６の内部を外部から遮断するためのもので、筒状スリーブ１１の他端は金属製チューブ１３の周囲にレーザ溶接等によって気密に固着されている。金属製チューブ１３の内部には、金属製チューブ１３に対して絶縁された４本の第１導電線１４（詳細は後述する）が配されており、この４本の第１導電線１４は、センサ素子２の基部に引き出された４本のＰｔ製電極端子５と、帯状の電極リード５ａを介して電気的に接続されている。なお、Ｐｔ製電極端子５と帯状の電極リード５ａは、抵抗溶接やレーザ溶接などの接合技術で電気的且つ機械的に接続されている。
【００１８】
（リード線の説明）
酸素センサ１は、上述したように小型化されたものであるため、排気熱を受けて酸素センサ１の全体が高温になり易い。このため、この酸素センサ１に、従来より使用されている樹脂被覆リード線１５を直接接続することができない。
このため、酸素センサ１には、４本の第１導電線１４を絶縁した状態で覆うとともに、両端の通気性が確保された金属製チューブ１３を備える耐熱性に優れたメタルシースリード線１２が直接接続される。
【００１９】
（メタルシースリード線１２の説明）
本実施例におけるメタルシースリード線１２の具体的な構造を、図４の（ｂ）を用いて説明する。
メタルシースリード線１２は、４本の第１導電線１４を備える。各第１導電線１４は、例えば、耐熱製に優れたＮｉあるいはＮｉ合金の単線よりなる。各第１導電線１４は、それぞれセラミック繊維（例えば、アルミナ繊維）のメッシュをチューブ状に設けた内周絶縁メッシュ１６に覆われている。また、それぞれが内周絶縁メッシュ１６に覆われた４本の第１導電線１４は、セラミック繊維（例えば、アルミナ繊維）のメッシュをチューブ状に設けた１つの外周絶縁メッシュ１７に覆われている。そして、これらが金属製チューブ１３内に入れられた構造を採用する。なお、金属製チューブ１３の材質としては、例えばステンレスが使用されている。
【００２０】
メタルシースリード線１２の製造方法を説明する。
単線の第１導電線１４の周囲に内周絶縁メッシュ１６を形成する。
内周絶縁メッシュ１６が形成された第１導電線１４を４本束にして、その周囲に外周絶縁メッシュ１７を形成する。
外周絶縁メッシュ１７が挿通可能な径（例えば、外径４ｍｍ、厚み０．４ｍｍほど）の金属製チューブ１３内に、内周絶縁メッシュ１６および外周絶縁メッシュ１７が形成された４本の第１導電線１４を挿通する。この状態を、図４の（ａ）に示す。
金属製チューブ１３にスエージング加工を施し、金属製チューブ１３の外径を所定の外径（例えば外径３ｍｍほど）にする。
以上によって、図４の（ｂ）に示されるメタルシースリード線１２が製造される。
【００２１】
このようなメタルシースリード線１２は、各第１導電線１４が内周絶縁メッシュ１６によって絶縁が確保されるとともに、内周絶縁メッシュ１６と外周絶縁メッシュ１７によって第１導電線１４と金属製チューブ１３との絶縁が確保される。
また、金属製チューブ１３内には、一端から他端まで内周絶縁メッシュ１６と外周絶縁メッシュ１７が配されているため、両端の通気性が確保される。
さらに、金属製チューブ１３内の絶縁と通気性の確保のために、内周絶縁メッシュ１６および外周絶縁メッシュ１７が用いられているため、メタルシースリード線１２の曲折が可能で、車両にメタルシースリード線１２を沿わせることができる。
なお、酸素センサ１の高い熱は、メタルシースリード線１２に伝わるが、メタルシースリード線１２の断面積が比較的小さいため熱伝導量が少なく、酸素センサ１から遠ざかるに従い、放熱されて温度は低下する。
【００２２】
（樹脂被覆リード線１５の説明）
メタルシースリード線１２は、樹脂被覆リード線１５に比較して高価であるため、放熱して温度が下がった部位で、比較的安価な樹脂被覆リード線１５と接続される。
樹脂被覆リード線１５は、第２導電線１８を覆うとともに、両端の通気性が確保された樹脂製チューブ１９を備えるもので、本実施例では４本の樹脂被覆リード線１５が用いられる。
【００２３】
樹脂被覆リード線１５は、複数の銅線の束よりなる第２導電線１８の周囲にテフロン（商標名）よりなる樹脂製チューブ１９を被覆したもので、複数の銅線の束の隙間によって、両端の通気性が確保される。
【００２４】
（接続具２０の説明）
メタルシースリード線１２と樹脂被覆リード線１５とを接続する接続具２０を、図１を用いて説明する。
接続具２０は、４本の第１導電線１４と、４本の第２導電線１８とを電気的に接続するとともに、その接続部分の防水性を確保し、さらに、金属製チューブ１３と樹脂製チューブ１９との通気性も確保するものである。
【００２５】
接続具２０は、４本の樹脂製チューブ１９の周囲を気密にシールする弾性変形可能な１つのシール部材２１と、このシール部材２１および金属製チューブ１３を覆う略筒状のスリーブ２２と、スリーブ２２内で４つの電気的接続部分をそれぞれ分離するセパレータ２３とを備える。
【００２６】
シール部材２１は、４本の樹脂被覆リード線１５を挿通する４つの挿通穴２１ａを備えた円柱状の弾性体で、耐熱性に優れた硬度６０〜９０ほどのゴム材料よりなる。具体的には、この実施例では、硬度７０ほどのフッ素ゴムあるいはシリコーンゴムを使用している。
【００２７】
スリーブ２２は、小径部２２ａと大径部２２ｂとを備えた金属製筒体で、例えば厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ３０４を加工して設けたものである。
小径部２２ａの内径は、金属製チューブ１３の外径に一致するもので、レーザ溶接によって小径部２２ａと金属製チューブ１３とが気密に接合される。
大径部２２ｂの内部には、シール部材２１およびセパレータ２３が配置されるもので、シール部材２１の周囲に対応する部分の大径部２２ｂが減径カシメ付けられて、大径部２２ｂとシール部材２１とが気密に接合される。なお、減径率は、約２０〜４０％（面積比）とするのが良く、好ましくは３０％前後が望ましい。
【００２８】
セパレータ２３は、樹脂あるいはセラミックなど硬質の絶縁材で形成されたもので、樹脂被覆リード線１５が挿通される挿通穴２３ａが設けられたホルダ２３ｂが一体に設けられている。この挿通穴２３ａは、樹脂被覆リード線１５の第２導電線１８にカシメ付けられたセパレータ２３内の端子金具２４の例えばインシュレーションバレルの外径寸法より小さい径に設けられ、樹脂被覆リード線１５に加わる引っ張り負荷が、端子金具２４を介してセパレータ２３のホルダ２３ｂが受けるように設けられている。なお、ホルダ２３ｂが受けた引っ張り負荷は、シール部材２１およびスリーブ２２を介してメタルシースリード線１２の金属製チューブ１３に伝わり、第１導電線１４と第２導電線１８の電気的な接続部分に負荷が加わらないように設けられている。
【００２９】
上述のように、各第２導電線１８の端部には、端子金具２４がカシメ付けられており、各端子金具２４と、４本の第１導電線１４とが電気的に接続されている。この実施例では、各端子金具２４と、４本の第１導電線１４とを確実に接続するために、それぞれにレーザ溶接が施されている。
【００３０】
一方、スリーブ２２内におけるメタルシースリード線１２とシール部材２１との間には、セパレータ２３を除く部分に金属製チューブ１３の端と樹脂製チューブ１９の端とを連通する空気室２５が形成されている。このため、この空気室２５を介して、金属製チューブ１３内と、樹脂製チューブ１９内との通気が確保される。
【００３１】
〔第１実施例の効果〕
本発明を採用した接続具２０を用いることにより、上述したように、４本の第１導電線１４と、４本の第２導電線１８との電気的接続部分を覆うスリーブ２２は、一方でメタルシースリード線１２の金属製チューブ１３にレーザ溶接によって気密に接合され、他方でカシメによってシール部材２１と気密に接合される。ここで、シール部材２１と４本の樹脂被覆リード線１５とは、シール部材２１によって気密にシールされている。このため、４本の第１導電線１４と、４本の第２導電線１８との電気的な接続部分は、スリーブ２２で気密に覆われる結果となり、メタルシースリード線１２と樹脂被覆リード線１５との接続部分の防水性が確保される。
【００３２】
また、メタルシースリード線１２と樹脂被覆リード線１５との接続部分の防水性を確保するスリーブ２２内には、空気室２５を介して金属製チューブ１３と樹脂製チューブ１９とを連通する。このため、金属製チューブ１３と樹脂製チューブ１９との通気性が確保される。
【００３３】
〔第２実施例〕
図５は第２実施例にかかるメタルシースリード線１２と樹脂被覆リード線１５の接続具３０の半断面図である。
上記の第１実施例では、金属製チューブ１３の周囲とシール部材２１とを覆うスリーブの一例として金属製のスリーブ２２を例に示したが、この第２実施例では、樹脂製のスリーブ３１を示す。
また、上記の第１実施例では、ホルダ２３ｂがセパレータ２３と一体的に設けられた例を示したが、この第２実施例でホルダ３２がセパレータ３５から分離し、このホルダ３２がスリーブ３１の一部を構成する。
【００３４】
本実施例のスリーブ３１は、シール部材２１の周囲に気密に取り付けられる硬質樹脂よりなるホルダ３２と、このホルダ３２の周囲を覆うとともに金属製チューブ１３の周囲を覆う硬質樹脂よりなるカラー３３と、ホルダ３２とカラー３３の接続箇所Ａおよびカラー３３と金属製チューブ１３の接続箇所Ｂを覆ってモールド成形された樹脂モールド３４と、カラー３３の内側で４つの電気的接続部分をそれぞれ分離するセパレータ３５とを備える。
【００３５】
ホルダ３２は、シール部材２１が嵌め込まれる窪部３２ａと、カラー３３の端部の内側に嵌め入れられる小径部３２ｂとを備えるとともに、樹脂モールド３４で覆われる部位に２重の凹部３２ｃを環状に備える。このように、樹脂モールド３４で覆われる部位に２重の凹部３２ｃを設けることで、ホルダ３２と樹脂モールド３４の接合面における内外の距離が長くなり、防水性が向上する。
【００３６】
また、ホルダ３２には、樹脂被覆リード線１５が挿通される挿通穴３２ｄが設けられている。この挿通穴３２ｄは、樹脂被覆リード線１５の第２導電線１８にカシメ付けられたセパレータ３５内の端子金具２４より小径に設けられ、樹脂被覆リード線１５に加わる引っ張り負荷が、端子金具２４を介してホルダ３２が受けるように設けられている。なお、ホルダ３２が受けた引っ張り負荷は、樹脂モールド３４およびカラー３３を介してメタルシースリード線１２の金属製チューブ１３に伝わり、金属製チューブ１３の第１導電線１４と樹脂製チューブ１９の第２導電線１８の電気的な接続部分に負荷が加わらないように設けられている。
【００３７】
カラー３３は、金属製チューブ１３にカシメ付けられ、さらにレーザ溶接によって気密に接合された金属製のストッパネジ３６に螺合することで、金属製チューブ１３に気密に接合される。このカラー３３の内部には、セパレータ３５を覆う窪部３３ａが形成されている。
【００３８】
樹脂モールド３４は、ホルダ３２の周囲の２重の凹部３２ｃから、カラー３３の周囲、ストッパネジ３６の周囲、および金属製チューブ１３の端部の周囲までを覆って筒状にモールド成形された樹脂で、ホルダ３２とカラー３３の窪部３３ａで形成される室内の防水性を確保するものである。
このように防水性が確保されたホルダ３２とカラー３３とで形成される室内には、セパレータ３５を除く部分に金属製チューブ１３の端と樹脂製チューブ１９の端とを連通する空気室２５が形成されている。このため、この空気室２５を介して、金属製チューブ１３内と、樹脂製チューブ１９内との通気が確保される。
【００３９】
また、４本の第２導電線１８と４本の第１導電線１４とは、第１実施例同様、レーザ溶接によって電気的かつ機械的に接合されている。
なお、この第２実施例の接続具３０は、第１実施例の接続具２０と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
〔第３実施例〕
図６は第３実施例にかかるもので、メタルシースリード線１２の端部の斜視図である。
上記の実施例では、メタルシースリード線１２の両端の通気性を保つ手段として、絶縁材料として使用されている内周絶縁メッシュ１６および外周絶縁メッシュ１７を用いた例を示した。しかるに、この第３実施例に示すメタルシースリード線１２は、金属製チューブ１３内に、両端の通気を確保するための通気用チューブ４１（例えば、ステンレス管）を配置し、４本の第１導電線１４の絶縁、および各第１導電線１４と金属製チューブ１３との絶縁に、絶縁物４２（例えば、ＭｇＯまたはＡｌ２ Ｏ３ ）を充填したものである。
【００４１】
〔変形例〕
上記の実施例では、メタルシースリード線１２が４本の第１導電線１４を備える例を示したが、４本以外であっても良い。つまり、メタルシースリード線１２が備える第１導電線１４は、１本以上であれば良い。
また、上記実施例では、第１導電線１４として、単線を用いた例を示したが、複数線を束にして用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】メタルシースリード線と樹脂被覆リード線の接続具の半断面図である（第１実施例）。
【図２】車両の排気管に取り付けられた酸素センサの半断面図である（第１実施例）。
【図３】センサ素子の他端側の斜視図である（第１実施例）。
【図４】メタルシースリード線の端部の斜視図である（第１実施例）。
【図５】メタルシースリード線と樹脂被覆リード線の接続具の半断面図である（第２実施例）。
【図６】メタルシースリード線の端部の斜視図である（第３実施例）。
【符号の説明】
１２ メタルシースリード線
１３ 金属製チューブ
１４ 第１導電線
１８ 第２導電線
１５ 樹脂被覆リード線
１９ 樹脂製チューブ
２０ 接続具
２１ シール部材
２２ 第１実施例のスリーブ
２３ セパレータ
２３ａ 樹脂製チューブを挿通する挿通穴
２３ｂ ホルダ
２４ 端子金具
２５ 空気室
３０ 接続具
３１ 第２実施例のスリーブ
３２ ホルダ
３２ｄ 樹脂製チューブを挿通する挿通穴
３３ カラー
３４ 樹脂モールド
３５ セパレータ

Claims (3)

1. 第１導電線を絶縁した状態で覆うとともに、両端の通気性が確保された金属製チューブを備えるメタルシースリード線と、
   第２導電線を覆うとともに、両端の通気性が確保された樹脂製チューブを備える樹脂被覆リード線と、
   を接続する通気性導電線の接続具であって、
   ａ）前記樹脂製チューブの周囲を気密にシールする弾性変形可能なシール部材と、
   ｂ）このシール部材によって内周が気密にシールされるとともに、前記金属製チューブの周囲に気密に接合され、前記金属製チューブの端と前記樹脂製チューブの端とを連通する空気室を内部に形成し、前記第１導電線と前記第２導電線との電気的接続部分を覆うスリーブと、
   ｃ）このスリーブ内に配置され、前記電気的接続部分の周囲を覆うセパレータと、
   ｄ）前記樹脂製チューブを挿通する挿通穴を備え、この挿通穴が前記スリーブ内における前記第２導電線の端部に固着された端子金具より小径に設けられたホルダと、
   を備えることを特徴とする通気性導電線の接続具。
2. 請求項１の通気性導電線の接続具において、
   前記スリーブは、金属製で、前記金属製チューブの周囲に溶接によって接合され、前記シール部材の周囲にカシメによって接合されている
   ことを特徴とする通気性導電線の接続具。
3. 請求項１の通気性導電線の接続具において、
   前記スリーブは、
   前記シール部材の周囲に気密に取り付けられた前記ホルダと、
   このホルダの周囲を覆うとともに前記金属製チューブの周囲を覆うカラーと、
   前記ホルダと前記カラーの接続箇所、および前記カラーと前記金属製チューブの接続箇所を覆ってモールド成形された樹脂モールドと、
   を備えることを特徴とする通気性導電線の接続具。

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