JP3861775B2

JP3861775B2 - ガスセンサ

Info

Publication number: JP3861775B2
Application number: JP2002254065A
Authority: JP
Inventors: 孝志児島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004093305A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，自動車用内燃機関の燃焼制御等に用いるガスセンサに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，被測定ガス中の特定ガス濃度を測定するガスセンサとして，基端側に複数の端子を有するセンサ素子を有し，上記センサ素子の端子とガスセンサ基端側から引き込んだリード線との間を電気的に接続する端子接続部と，該端子接続部と上記センサ素子とを両者の外周に配置した２つ以上の挟持部材を持つ構成が知られている。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかしながら，端子接続部材と挟持部材とが互いに固定されていない場合には，ガスセンサの製造に支障を来たすおそれがある。
【０００４】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，端子接続部材と挟持部材とを互いに固定し製造が容易なガスセンサを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題の解決手段】
第１の発明は，基端側に複数の端子を有するセンサ素子を有し，上記センサ素子の端子とガスセンサ基端側から引き込んだリード線との間を電気的に接続する端子接続部材を有し，上記端子接続部材と上記センサ素子とを両者の外周に配置した２つ以上の挟持部材を用いて挟持固定し，
上記端子接続部材は，上記挟持部材と対面する側に固定用突部を有し，上記挟持部材は上記端子接続部材と対面する側に，上記固定用突部を嵌合可能な固定用凹部を有し，
上記固定用突部を上記固定用凹部に嵌合することで，上記端子接続部材と上記挟持部材とを固定することを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。
【０００６】
本発明にかかるガスセンサにおいて，端子接続部材は固定用突部を，挟持部材は固定用突部に接合可能な固定用凹部を有する（図５〜図８参照）。
固定用突部を固定用凹部に嵌合することで，端子接続部材と挟持部材とを固定することができ，ガスセンサの製造を容易とすることができる。
なお，固定用突部の寸法は固定用凹部の寸法より大きくして，確実に嵌合固定ができるようにすることが望ましい。
【０００７】
以上，端子接続部材と挟持部材とを互いに固定し製造が容易なガスセンサを提供することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は，被測定ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサの他に，ＮＯｘやＨＣ，ＣＯの濃度を測定するガスセンサに適用することができる。
【０００９】
上記端子接続部材における固定用突部は，上記端子接続部材を長手方向へ屈曲して構成することができる（請求項２）（図６参照）。
または，上記端子接続部材における固定用突部は，上記端子接続部材の長手方向と交差する方向に突出形成した羽部を曲折することにより構成することができる（請求項３）（図１４参照）。
いずれの構成も固定用突部を端子接続部材に一体に設けてあるため，製造容易かつコストが安価である。
【００１０】
また，上記端子接続部材は上記固定用突部を複数有することができる（請求項４）。
これにより，より確実に固定することができる。
【００１１】
また，上記端子接続部材は支持部，曲折部及び上記端子と接触する導通接触部とよりなり，上記導通接触部は曲折部で支持部に向かって曲折することで構成され，上記固定用突部は上記支持部に設け，かつ，上記固定用突部は上記導通接触部よりも曲折部から離れた位置にあることが好ましい（請求項５）（図６参照）。
これにより，センサ素子との間で導通を確保する端子接続部材の押圧力を損なうことがなく，強いてはセンサ素子の端子と端子接続部材との導通をより確実とすることができる。
【００１２】
【実施例】
以下に，図面を用いて本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本例にかかるガスセンサ１は，図５に示すごとく，片面４個，両面合わせて８個の端子２９１，２９２を持つセンサ素子２９を有し，図１に示すごとく，センサ素子２９の端子２９１，２９２とガスセンサ基端側の弾性絶縁部材４を通じて引き込んだリード線４１との間を接続部材４２を介して電気的に接続する端子接続部材５１を有する。
【００１３】
図５〜図８に示すごとく，上記端子接続部材５１は，上記挟持部材６１，６２と対面する側に固定用突部５００を有し，上記挟持部材６１，６２は上記端子接続部材５１と対面する側に，上記固定用突部５００を嵌合可能な固定用凹部６００を有する。
【００１４】
以下，詳細に説明する。
本例にかかるガスセンサ１は自動車エンジンの排気管に設置し，排気ガス中の酸素濃度とＮＯｘ濃度，エンジン燃焼室の空燃比を測定する。
上記ガスセンサ１が内蔵するセンサ素子２９はセラミック板を積層して構成した積層型の素子で，素子内部に設けた被測定ガス室内の酸素濃度を測定，監視するモニタセルと，被測定ガス室内の酸素濃度を調整する酸素ポンプセルと，被測定ガス室内のＮＯｘ濃度を測定するセンサセルを有し，さらに通電により発熱するヒータが一体的に設けてある（図示略）。
上記ヒータに対する電圧印加，各セルに対する電圧印加，出力取出しはセンサ素子２９の側面に設けた端子２９１，２９２において行う。
【００１５】
そのため，本例にかかるガスセンサ１は，３つのセル及びヒータに電力を供給し，出力を取出すために，合計で８本のリード線４１が必要であり，該リード線４１と端子２９１，２９２との間を接続する接続部材４２，端子接続部材５１，５２も８個必要である。
【００１６】
そして，図２，図５に示すごとく，センサ素子２９の一方の側面にある端子電極２９１，２９２は４個で，これと反対側の側面にある端子電極２９１，２９２も４個である。従って，上記端子接続部材５１，５２は，センサ素子２９を一方の側面と反対側の側面とから挟むように４本づつ配置される。
なお，図１はガスセンサ１の軸方向に沿って切断した断面図であるため，見えない位置にあるリード線の記載は省略した。
【００１７】
図１に示すごとく，本例のガスセンサ１は，金属製のハウジング１０と該ハウジング１０の先端側に取り付けた二重構造の金属製の被測定ガス側カバー１０９と，基端側に取り付けた金属製の大気側カバー１１とよりなる。大気側カバー１１はハウジング１０にかしめ固定する第１カバー１１１と該第１カバー１１１の基端側に撥水フィルタ１１３を介してかしめ固定する外側カバー１１２とよりなる。
【００１８】
ハウジング１０内にセラミック製の素子側絶縁碍子２を挿通するが，素子側絶縁碍子２の側面はガスセンサ先端側を向いたテーパー面１０２を有する。また，ハウジング１０の内側面はガスセンサ基端側を向いて，上記テーパー面１０２を金属製パッキン２００を介して支承する受け面１０１を有する。
【００１９】
素子側絶縁碍子２の先端側端面に皿バネ２１を載置し，該皿バネ２１の上から押圧部材２２を被冠する。押圧部材２２は，皿バネ２１を押さえてガスセンサ軸方向に縮める押さえ板２２１と該押さえ板２２１からハウジング１０の基端側側面に沿って先端側へ伸びる脚部２２２とよりなり，ハウジング１０の基端側側面と上記脚部２２２との間を固定することで，素子側絶縁碍子２をハウジング１０に対し固定する。
【００２０】
端子接続部材５１，５２の導通接触部５０１と端子２９１，２９２とが接触し（図５参照），かつ導通接触部５０１を支持部５０に向けて撓ませた状態（図７参照）で，２個の挟持部材６１，６２を用いて上記端子接続部材５１，５２と上記センサ素子２９とを挟持固定する。
【００２１】
挟持部材６１，６２の外周に，ガスセンサ１の径方向内側に向かう押圧力を挟持部材６１，６２に加えるよう構成した押圧バネ３１，３２を２個設ける。
また，挟持部材６１，６２は絶縁セラミックよりなり，該挟持部材６１，６２によって，端子接続部材５１，５２相互間の絶縁性を確保する大気側絶縁碍子３を形成する。
【００２２】
上記押圧バネ３１，３２について説明する。
図３に示すごとく，押圧バネ３１は本体３１０と弾性を有するバネ部３１９とよりなる。
本体３１０は挟持部材６１，６２の外周面に沿った軽く湾曲した長方形の板状で，軽量化と可撓性付与のために中央に長方形の窓部３１８を設ける。
また，本体３１０の４隅より，該本体３１０に対して略直行する方向に延設したバネ部３１９がある。バネ部３１９を設けた部分における押圧バネ３１の断面形状は，図３（ａ）に示すごとくコの字状となる。また，バネ部３１９の先端はくの字状に曲折される。
【００２３】
そして，挟持部材６１，６２に対し組付ける前のバネ部３１９の形状を図３（ａ）の実線で示した。挟持部材６１，６２に組付けることで，バネ部３１９は，図３（ａ）の破線にかかる形状となる。また，押圧バネ３１を挟持部材６１，６２に組付けた状態は図２より明らかである。このように押圧バネ３１のバネ部３１９の変形により生じるバネ力が，ガスセンサ１の径方向に挟持部材６１，６２を押圧することができる。
【００２４】
また，図４に示すごとく，押圧バネ３２は本体３２０とバネ部３２９とよりなり，該押圧バネ３２は，本体３２０から大気側カバー１１の内側面に向って延設され，先端が大気側カバー１１の内側面に対し押圧固定された固定片３２１を有する。
図４（ａ）に示すごとく，押圧バネ３２は挟持部材６１，６２の外周面に沿って長尺部材を曲折して形成した断面コの字状の部材よりなる。バネ部３２９は本体部３２０に対し略直交する方向に形成され，バネ部３２９の先端はくの字状に曲折される。
【００２５】
そして，挟持部材６１，６２に対し組付ける前のバネ部３２９の形状を図４（ａ）の実線で示した。挟持部材６１，６２に組付けることで，バネ部３２９は，図４（ａ）の破線にかかる形状となる。また，押圧バネ３２を挟持部材６１，６２に組付けた状態は図２より明らかである。このように，押圧バネ３２のバネ部３２９の変形により生じるバネ力がガスセンサ１の径方向に挟持部材６１，６２を押圧することができる。
【００２６】
上記端子接続部材５１，５２について説明する。
図５〜図７に示すごとく，端子接続部材５１，５２は，支持部５０と該支持部５０に設け，挟持部材６１（挟持部材６２とセンサ素子２９との間にある端子接続部材５１，５２であれば挟持部材６２）側に突出する固定用突部５００と，曲折部５０１において曲折して構成した導通接触部５０１とよりなる。
【００２７】
端子接続部材５２の支持部５０は，図５，図６（ｂ）に示すごとく，板状センサ素子２９と平行に延びたストレート形状で，支持部５０の末端は上記曲折部５０１となる。また，曲折部５０１から板状センサ素子２９に沿って基端側に向けて折り返した部分が導通接触部５０２となる。
【００２８】
また，端子接続部材５１の支持部５０は，図５，図６（ａ）に示すごとく，基端側から順に板状センサ素子２９と平行なＡ部と該Ａ部より垂直に形成したＢ部とよりなり，Ｂ部の末端が上記曲折部５０１となる。曲折部５０１から板状センサ素子２９に沿って基端側に向けて折り返した部分が導通接触部５０２となる。なお，支持部５０と導通接触部５０２との間の曲折の角度θは鋭角である。
【００２９】
図６（ａ）（ｂ）に示すごとく，導通接触部５０１は第２曲折部５０５を有し，曲折部５０１と第２曲折部５０５との間が第１接触部５０３，第２曲折部５０５と導通接触部５０１の末端との間が第２接触部５０４である。また，第２曲折部５０５における曲折の角度φは鈍角である。
【００３０】
そして，端子接続部材５１，５２はセンサ素子２９の端子２９１，２９２に対し，図５，図７に示すごとく接触する。端子２９１と当接するのが端子接続部材５１，端子２９２と当接するのが端子接続部材５２である。
そして，両者が接触する際，端子接続部材５２の導通接触部５０１は，図７に示す破線５０９のようにガスセンサ径方向に撓んで変形する。端子接続部材５１についても同様である。
更に，本例にかかるガスセンサ１は，合計８つの端子接続部材５１，５２を備えており，これら８本の端子接続部材５１，５２とガスセンサ素子２９における端子２９１，２９２の距離は一様ではないが，図７に示すような撓みが各端子接続部材５１，５２と端子２９１，２９２との距離の差を吸収する。
【００３１】
次に，挟持部材６１，６２について説明する。
挟持部材６１，６２は絶縁セラミックよりなり，二つあわせることで軸方向に貫通穴を有する断面八角形の大気側絶縁碍子３となる。挟持部材６１，６２の断面は八角形を径方向で２分割した形状であり，図２にガスセンサ１の基端側から見下ろした状態の挟持部材６１，６２を示す。
【００３２】
挟持部材６１で端子接続部材５１，５２と対面する面を図８に示す。また，図９（ａ）は端子接続部材６１を，図９（ｂ）は端子接続部材６２を収納する収納溝部６０１，６０２を設けた位置での，図８（ａ−ａ）矢視断面図及び（ｂ−ｂ）矢視断面図である。
挟持部材６１で端子接続部材５１，５２と対面する面は端子接続部材５１，５２を収納する収納溝部６０１，６０２を有する。各収納溝部６０１，６０２は端子接続部材５１，５２の支持部５０と略同形状である。
【００３３】
挟持部材６１，６２でセンサ素子２９ごと端子接続部材５１，５２を挟持する際は，端子接続部材５１，５２は収納溝部６０１，６０２に収納されて，径方向へ位置ズレし難くなる。
なお，挟持部材６１，６２は同じ形状なので，図面は挟持部材６１についてのみ記載した。
【００３４】
挟持部材６１，６２と端子接続部材５１，５２とを固定するよう，端子接続部材５１，５２の支持部５０に挟持部材６１，６２側に突出する固定用突部５００を設ける。この固定用突部５００は，図６より明らかであるが，支持部５０を長手方向に３ヶ所折り曲げて形成した。また，固定用突部５００は導通接触部５０１の末端５０６よりも曲折部５０１から離れた位置にある。
そして，図８，図９に示すごとく，上記収納溝部６０１，６０２は上記固定用突部５００を嵌合する固定用凹部６００を有する。
【００３５】
また，図１０は挟持部材６１の外側面の平面図である。外側面は上記押圧バネ３１，３２を設けた際に該押圧バネ３１，３２の位置ズレ防止の，押圧バネ３１，３２を収納する押圧バネ用凹部６０５，６０６を有する。
６０５が押圧バネ３１を，６０６が押圧バネ３２を収納する押圧バネ用凹部である。
【００３６】
なお，図１１（ａ）に示すごとく，端子接続部材５１として，導通接触部５０１の第１接触部５０３に，図１１（ｂ）に示すごとく，打ち出しにより作製した導通突出部５０５を設けることもできる。
また，上記挟持部材６１，６２の端子接続部材５１，５２と対面する面を，図１２に示すように構成することもできる。この図にかかる挟持部材６１，６２において，端子接続部材５１，５２は，同じ収納溝部６０７に収納される。
【００３７】
また，図１３に示すごとく，端子接続部材５１（５２も同様）に，固定用突部５００を二つ設けることもある。
また，図１４に示すごとく，端子接続部材５１（５２も同様）における固定用突部５０７は，端子接続部材５１の長手方向と交差する方向に突出形成した２つの羽部５０８を曲折して構成することができる。なお，図１４（ａ）において矢視Ｓ方向より見た状態が図１４（ｂ）である。
【００３８】
次に，本例の作用効果につき説明する。
本例にかかるガスセンサ１において，端子接続部材５１，５２は固定用突部５００を，挟持部材６１，６２は固定用突部５００に嵌合する固定用凹部６００を有する。
固定用突部５００を固定用凹部６００に嵌合することで，端子接続部材５１，５２と挟持部材６１，６２とを固定することができ，ガスセンサ１の製造を容易とすることができる。
【００３９】
以上，本例によれば，端子接続部材と挟持部材とを互いに固定し製造が容易なガスセンサを提供することができる。
【００４０】
また，本例にかかるガスセンサ１において，端子接続部材５１，５２はガスセンサの径方向から挟持部材６１，６２と押圧バネ３１，３２とによって固定されるため，径方向への位置ズレは生じ難い。
しかしながら，端子接続部材５１，５２の支持部５０と導通接触部５０１との間が撓んだ状態で，端子接続部材５１，５２はセンサ素子２９の端子２９１，２９２と当接しており，径方向に過剰な力が加わった場合等は端子接続部材５１，５２がガスセンサの軸方向に位置ズレしやすく，固定が困難な状態にある。
従って，固定用突部５００と固定用凹部６００とによる固定がより効果的に作用するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，ガスセンサの軸方向の断面説明図。
【図２】実施例１における，ガスセンサの大気側カバーの内部をガスセンサ基端側から見下ろした状態を示す平面図。
【図３】実施例１における，押圧バネの断面説明図及び平面図。
【図４】実施例１における，もう一つの押圧バネの断面説明図及び平面図。
【図５】実施例１における，端子接続部材の平面図。
【図６】実施例１における，端子接続部材の側面図。
【図７】実施例１における，端子接続部材の撓みについての説明図。
【図８】実施例１における，挟持部材の端子接続部材と対面する側の平面図。
【図９】実施例１における，挟持部材の収納溝部にかかる断面説明図。
【図１０】実施例１における，挟持部材の外側面の平面図。
【図１１】実施例１における，図６とは別の端子接続部材であって，導通突出部を有する端子接続部材の説明図。
【図１２】実施例１における，図８とは別の挟持部材であって，４つの端子接続部材を１つの収納溝部において収納した挟持部材の端子接続部材と対面する側の平面図。
【図１３】実施例１における，固定用突部を２つ持つ端子接続部材の説明図。
【図１４】実施例１における，羽部より形成した固定用突部を持つ端子接続部材の説明図。
【符号の説明】
１．．．ガスセンサ，
１０．．．ハウジング，
２９．．．センサ素子，
２９１，２９２．．．端子，
３１，３２．．．押圧バネ，
４１．．．リード線，
５１，５２．．．端子接続部材，
５０．．．支持部，
５００．．．固定用突部，
５０１．．．曲折部，
５０２．．．導通接触部，
５０８．．．羽部，
６１，６２．．．挟持部材，
６００．．．固定用凹部，

Claims

基端側に複数の端子を有するセンサ素子を有し，上記センサ素子の端子とガスセンサ基端側から引き込んだリード線との間を電気的に接続する端子接続部材を有し，上記端子接続部材と上記センサ素子とを両者の外周に配置した２つ以上の挟持部材を用いて挟持固定し，
上記端子接続部材は，上記挟持部材と対面する側に固定用突部を有し，上記挟持部材は上記端子接続部材と対面する側に，上記固定用突部を嵌合可能な固定用凹部を有し，
上記固定用突部を上記固定用凹部に嵌合することで，上記端子接続部材と上記挟持部材とを固定することを特徴とするガスセンサ。
請求項１において，上記端子接続部材における固定用突部は，上記端子接続部材を長手方向へ屈曲して構成することを特徴とするガスセンサ。
請求項１において，上記端子接続部材における固定用突部は，上記端子接続部材の長手方向と交差する方向に突出形成した羽部を曲折することにより構成することを特徴とするガスセンサ。
請求項１〜３のいずれか１項において，上記端子接続部材は上記固定用突部を複数有することを特徴とするガスセンサ。
請求項１〜４のいずれか１項において，上記端子接続部材は支持部，曲折部及び上記端子と接触する導通接触部とよりなり，上記導通接触部は曲折部で支持部に向かって曲折することで構成され，
上記固定用突部は上記支持部に設け，かつ，
上記固定用突部は上記導通接触部よりも曲折部から離れた位置にあることを特徴とするガスセンサ。