JP4106314B2

JP4106314B2 - センサシステム

Info

Publication number: JP4106314B2
Application number: JP2003305181A
Authority: JP
Inventors: 章弘小林; 真治熊澤; 義規井上
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2023-08-28
Also published as: JP2004111388A

Description

本発明は、通気構造を有するセンサシステムに関し、特に、車載され排気ガス等の特定成分を検出するためのセンサシステムに関し、中でも、内燃機関の作動によって発生する負圧に晒されるセンサを含むセンサシステムに関する。

車載センサの中には、内燃機関の作動によって、センサの周囲が負圧になりセンサに負荷が加わることを防止するため、大気を導入するものがある。従来法では、温度の急速ないし急激な変化によってセンサ内が減圧されるとリード線を通じてセンサ内に大気が入るようになっているものがある。また、従来法の一例ではリード線とセンサが大気と通気するようにコントローラのケースに微小な通気孔を設けているものがある。従来のセンサとセンサコントローラないしＥＣＵ間の接続関係を示す文献としては特許文献１、２がある。

特公平０７−１１１４１３特開２００２−７１６４０

特許文献１、２では、負圧の発生により水分がセンサ内へ浸入することに対する考慮は払われていない。しかしながら、コントローラは一般に車室外外気に露出状態で取り付けられており、水が侵入する場合がある。このため、従来法の一例ではコントローラケースに設けた通気孔に水の侵入を防止する防水フィルタを付けて水の侵入を防止している。図４は、リード線を用いたセンサ負圧防止システムの従来法の他の一例を示す。複数のリード線のうち一本は、コントローラのケース内を通過するのみでコントローラ内とは接続されず（即ち、コントローラ回路基板を介さず）直接センサへ接続されている（黒い太線）。このリード線は、内部が通気性を有し、ＥＣＵとセンサ間の通気経路を確保する。しかし、このようなコネクタは、リード線の取り回しが複雑であり、問題がある。

かくて従来法には、なお大きな改良が望まれている。

本発明の目的は、新規な通気構造を有するセンサシステム及びコネクタを提供することであり、さらには、通気構造及び配線の取り回しが簡素で防水性が向上可能なセンサシステム及びコネクタを提供することである。

本発明の基本着想は、センサ、センサコントローラ（この２つは車室外（外気）に露出している）及びＥＣＵ（一般に車室内配置）をリード線を通じて電気的に導通させること、かつ同時にリード線を通じてのみ大気とセンサ内部が連通する構造にある。これにより、センサ内部にその減圧時に水が侵入する事を防止する。本願発明では、水の侵入の怖れがない車室内のＥＣＵからリード線とコントローラを介してセンサに通気させようという発想に基づく。即ち、リード線はＥＣＵとセンサ間に存在するセンサコントローラ（電気回路を防水する構造採用）により空間的に切断され、且つ、コントローラはリード線で運ばれた電気信号をコントロールする回路基板を内蔵した上でウレタンゴムなどのシール材を充填して外部から密閉されてしまう。そのため、該コントローラの構造について、リード線を通して運ばれる大気をＥＣＵ側リード線とセンサ側リード線へ通気させる通気チャンネルが必要となる。本発明はそのための具体的解決手段を提供するものである。図５は、本発明の一視点における基本的概念を示す。即ち、図４の従来法に比べて、通気性リード線がコネクタの所で切断されると共に、該コネクタを介して通気経路及び電気的導通経路が確保されるよう構成される。なお、電気的導通経路をなす通常のリード線及び通気性リード線共、夫々複数本設けることができる。

上記課題を解決するため、本発明は、第１の視点において、Ｏ _２、ＮＯｘ、Ｈ _２Ｏ、ＣＯ _２、ＣＯ及びＨＣを含むガスを測定するセンサと、大気に連通した雰囲気中に設置されるエンジンコントロールユニット（以下これを「ＥＣＵ」と称する）とセンサコントローラ（１）と、前記センサに付設され、ＥＣＵ側から電力が供給され該電力により該センサを加熱するヒータと、を有するセンサシステムであって、前記センサコントローラ（１）の一部を構成するコネクタ（２）と、通気性を備え一端が前記ヒータに接続されるセンサ側ヒータ線（７）と、前記センサ側ヒータ線（７）の他端に接続され前記コネクタ（２）内に挿入されるセンサ側ターミナル（８）と、通気性を備え一端が前記ＥＣＵに接続されるＥＣＵ側ヒータ線（５）と、前記ＥＣＵ側ヒータ線（５）の他端に接続され前記コネクタ（２）内に挿入されるＥＣＵ側ターミナル（６）と、前記センサ側ターミナル（８）と前記ＥＣＵ側ターミナル（６）とが前記コネクタ（２）内に挿入された状態で、前記センサ側ヒータ線（７）と前記コネクタ（２）間及び前記ＥＣＵ側ヒータ線（５）と前記コネクタ（２）間を密閉し、閉じられた空間を通気経路（３）として形成するための封止部（８ｂ、８ｂ’）と、を有し、前記センサ側ターミナル（８）と前記ＥＣＵ側ターミナル（６）とを電気的に接続することにより前記ＥＣＵと前記ヒータとが電気的に接続されるとともに、前記通気経路（３）を介して前記センサ側ヒータ線（７）の通気部と前記ＥＣＵ側ヒータ線（５）の通気部が連通されることにより前記ＥＣＵから前記センサの側に大気が供給されることを特徴とするセンサシステムを提供する。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は、専ら理解を助けるためのものであり、本願発明を図示した実施態様に限定することを意図するものではない。

前記センサシステムによれば、前記センサ側ターミナルと前記ＥＣＵ側ターミナルとが電気的に接続される前記通気経路内で、前記センサ側ヒータ線が大気に連通することができ、この結果、前記センサの側に大気が供給される。前記センサシステムによれば、通気経路と電気的な接続経路とがコネクタ内に集約されると共に、コネクタ内で通気経路と電気的な接続経路とを共通化することができるため、通気構造及び配線の取り回しが簡素化され防水性が向上可能となる。また、前記センサシステムによれば、ヒータに電力を供給するために要する電気的な接続箇所の個数が減少される。

本発明は、第２の視点において、前記第１の線のターミナルと前記第２のターミナルとが雌雄の接続構造よりなり、挿入により電気的に接続される際、互いの接続部の間の空間およびまたは前記第１のターミナルと前記コネクタ間およびまたは前記第２のターミナルと前記コネクタ間の空間を経由することにより、前記第１の線の通気部と前記第２の線の通気部が連通されることを特徴とするコネクタを提供する。

本発明のコネクタは、好ましくは、さらに、互いに密着して係合する第１及び第２のコネクタ部材を有し、前記第１のコネクタ部材は前記第１のターミナルを外部から遮断されるよう受容し、前記第２のコネクタ部材は前記第２のターミナルを外部から遮断されるよう受容する。

本発明のコネクタにおいて、好ましくは、前記第１及び第２のコネクタ部材は雌雄の接続構造をなし、前記第１及び第２のターミナルは雌雄の接続構造をなす。

本発明のコネクタにおいて、好ましくは、前記第１及び第２のターミナルは前記コネクタ内で直結される。

本発明のコネクタにおいて、好ましくは、前記第１及び第２のターミナルは、前記コネクタ内に形成された電気的配線及び前記通気経路を介して間接的に接続される。

本発明のコネクタにおいて、好ましくは、前記通気経路は、前記コネクタ内において前記第１及び第２のコネクタ部材に亘って形成される。

本発明のコネクタにおいて、好ましくは、少なくともシーリングが前記第１又は第２のターミナルに隣接して設けられる。

本発明のコネクタにおいて、好ましくは、前記通気経路は、少なくとも２つの区画からなり、前記第１の区画は前記コネクタの軸に沿って延在し、前記第２の区画は前記第１の区画と交差する。

本発明のコネクタにおいて、好ましくは、前記第２の区画は前記コネクタを横断して延在し、その一端は前記ターミナルのいずれか一方を受容するよう開口し、その他端は外気から遮断又はシールされる。

本発明のコネクタにおいて、好ましくは、前記ターミナルは、前記導線と該導線と対応する前記ターミナルとの間の電気的接続、及び前記導線の内部と前記通気経路との間の通気を可能とする構造を有する。

本発明のコネクタにおいて、好ましくは、前記第１及び第２のコネクタ部材は雌雄の接続構造をなし、前記第２のコネクタ部材は前記第２のターミナルをシーリングによって外部から密閉してシールされるよう受容する孔を有し、前記孔の前記シーリングよりも内側の部分は前記通気経路の一部を形成する。

本発明のコネクタにおいて、好ましくは、前記孔は前記第１のコネクタ部材内に形成された開口内部へ突出するよう延在し、前記開口は前記通気経路の一部を形成し且つ前記第１及び第２のコネクタ部材の間に装填されるシーリングによって密閉してシールされる。

本発明のコネクタにおいて、好ましくは、さらに、少なくとも一つの電気的接続ターミナルを有する。

本発明は、第６の視点において、電気的接続及び通気的接続が可能な少なくとも２つの導線（以下これを「通気性導線」という）の間の電気的接続及び通気的接続を達成するためのコネクタシステムであって、第１及び第２の前記通気性導線は、該第１及び第２の通気性導線を接続するための第１及び第２のターミナルをそれぞれ有し、コネクタアセンブリは、前記第１及び第２の通気性導線間の電気的接続を達成し、前記コネクタアセンブリは、外部からシールされた通気経路を形成するよう構成されている、ことを特徴とするコネクタシステムを提供する。

本発明のコネクタシステムにおいて、好ましくは、前記コネクタアセンブリ内部に形成される前記通気性導線間の空間を密閉して封止するシーリング手段を有し、前記ターミナル間は直接又は間接的に電気的に接続され、前記通気経路は、前記コネクタアセンブリ内の前記通気経路として機能する前記シールされた空間を介してなる。

本発明のコネクタシステムにおいて、好ましくは、前記第１の通気性導線はセンサとの通気的接続に用いられ、前記第２の通気性導線はエンジンコントロールユニットとの電気的及び通気的接続に用いられる。

本発明のコネクタシステムにおいて、好ましくは、前記コネクタアセンブリは、前記センサのコントロールユニットと電気的及び通気的に接続される。

本発明のコネクタシステムは、好ましくは、さらに、前記第１及び第２の通気性導線以外に少なくとも一つの電気的導線を有し、前記少なくとも一つの電気的導線及び前記通気性導線は互いにハーネス化される。

本発明は、第７の視点において、コネクタ及びセンサのアセンブリであって、第６の視点の前記コネクタシステムと、第６の視点の前記第１の通気性導線に接続されるセンサと、を有し、前記コネクタは、さらに、電気的及び通気的にセンサコントロールユニットと接続されることを特徴とするコネクタ及びセンサのアセンブリを提供する。

本発明のコネクタ及びセンサのアセンブリにおいて、好ましくは、前記センサは第１の雰囲気にさらされ、前記通気経路は前記第１の雰囲気と異なる第２の雰囲気にさらされる。

本発明のコネクタ及びセンサのアセンブリにおいて、好ましくは、前記第１の雰囲気は車両の外気であり、前記第２の雰囲気は、前記外気よりも前記センサに融和性の高い雰囲気である。

本発明のコネクタ及びセンサのアセンブリにおいて、好ましくは、前記第２の雰囲気は前記第１の雰囲気からの水分の侵入が防止されている。

本発明のコネクタ及びセンサのアセンブリにおいて、好ましくは、前記センサは、Ｏ_２、ＮＯｘ、Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２、ＣＯ及びＨＣを含むガスを測定する。

本発明のコネクタ及びセンサのアセンブリは、好ましくは、さらに、前記コネクタに接続され該コネクタを介して前記センサと電気的及び通気的に接続されるセンサコントローラを有する。

本発明によれば、新規な通気構造を有するセンサシステム及びコネクタが提供され、さらには、通気構造及び配線の取り回しが簡素で防水性が向上可能なセンサシステム及びコネクタが提供される。

以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。

本発明の好ましい実施の形態においては、本発明は、内燃機関の排気又は吸気ガス、例えば、Ｏ_２、ＮＯｘ、Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２、ＣＯ及びＨＣ等を含むガス中の特定ガス、例えば、酸素、ＮＯｘ等のガス濃度を検出するためのセンサを含むシステムに適用される。

本発明の好ましい実施の形態に係るセンサシステムは、センサと、大気に連通した雰囲気中に設置されるエンジンコントロールユニット（以下これを「ＥＣＵ」と称する）と、大気から遮断された雰囲気中に設置されるセンサコントローラと、前記センサに付設され、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」）側から電力が供給され該電力により該センサを加熱するヒータと、を有するセンサシステムであって、前記センサコントローラに内蔵されるセンサコントロールボードと、通気性を備え前記ヒータに電気的に接続されるセンサ側ヒータ線と、通気性を備え前記ＥＣＵ側に電気的に接続されるＥＣＵ側ヒータ線と、前記センサコントロールボード上に装着されるコネクタと、前記センサ側ヒータ線に該センサ側ヒータ線の一部を露出させた状態で装着されるセンサ側ターミナルと、前記ＥＣＵ側ヒータ線に該ＥＣＵ側ヒータ線の一部を露出させた状態で装着され、前記センサコントロールボード上に装着された前記コネクタ内で前記センサ側ターミナルと電気的に接続されるＥＣＵ側ターミナルと、前記コネクタ内に形成され、前記センサ側ターミナルと前記ＥＣＵ側ターミナルとが隙間をもって挿入されて互いに電気的に接続され、該ＥＣＵ側ターミナルが挿入される側が前記ＥＣＵ側ヒータ線が露出した部分を介して大気に連通され、該センサ側ターミナルが挿入される部分の背部が封止される通気経路と、を有する。

本発明の好ましい実施の形態に係るセンサシステムは、センサと、大気に連通した雰囲気中に設置されるエンジンコントロールユニット（以下これを「ＥＣＵ」と称する）と、大気から遮断された雰囲気中に設置されるセンサコントローラと、前記センサに付設され、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」）側から電力が供給され該電力により該センサを加熱するヒータと、を有するセンサシステムであって、前記センサコントローラに内蔵されるセンサコントロールボードと、通気性を備え前記ヒータに電気的に接続されるセンサ側ヒータ線と、通気性を備え前記ＥＣＵ側に電気的に接続されるＥＣＵ側ヒータ線と、前記センサコントロールボード上に装着されるコネクタと、前記ＥＣＵ側ヒータ線に該ＥＣＵ側ヒータ線の一部を露出させた状態で装着され、前記センサコントロールボード上に装着された前記コネクタ内で前記センサ側ターミナルと電気的に接続されるＥＣＵ側ターミナルと、前記センサコントロールボードに形成され、前記ＥＣＵ側ターミナルと直接又は間接に電気的に接続される配線と、前記コネクタ内に形成され、前記ＥＣＵ側ターミナルが挿入されて封止される開口部と、前記コネクタ内に形成され、前記開口部と連通する通気経路と、を有し、前記通気経路内には、前記センサ側ヒータ線の一部が露出した部分が挿入され、前記配線に電気的に接続される端子が突出し、該通気経路内で、該センサ側ヒータ線の露出部と該端子が電気的に接続され、前記ＥＣＵ側ヒータ線の一部が露出した部分、前記開口部、前記通気経路及び前記センサ側ヒータ線の一部が露出した部分を介して前記センサ側ヒータ線が大気に連通されることにより、前記センサの側に大気が供給される。このセンサシステムによれば、前記ＥＣＵ側ヒータ線の一部が露出した部分、前記開口部、前記通気経路及び前記センサ側ヒータ線を介して前記センサ側ヒータ線が大気に連通されることにより、前記センサの側に大気が供給される。前記センサシステムによれば、通気経路と電気的な接続経路とがコネクタ内に集約されるため、通気構造及び配線の取り回しが簡素化され防水性が向上可能となる。

本発明の好ましい実施の形態に係るセンサシステムは、通気性を有する第１の線に該第１の線の一部を露出した状態で装着される第１のターミナルと、通気性を有する第２の線に該第２の線の一部を露出した状態で装着された第２のターミナルとが所定の隙間をもって挿入される通気経路を有し、前記通気経路内で前記第１のターミナルと前記第２のターミナルとが互いに電気的に接続され、前記通気経路の前記所定の隙間を介して、前記第１の線から前記第２の線に気体を供給可能である。

本発明の好ましい実施の形態に係るセンサシステムは、通気性を有する第１の線に該第１の線の一部を露出した状態で装着される第１のターミナルが挿入される開口部と、通気性を有する第２の線に該第２の線の一部を露出した状態で装着された第２のターミナルとが挿入される通気経路を有し、前記通気経路内で前記第２のターミナルは、前記第１のターミナルに電気的に接続されたボード上の端子に電気的に接続され、前記開口部、前記通気経路を介して、前記第１の線から前記第２の線に（或いはその逆方向に）気体を供給可能である（即ち、第１、第２の線内が互いに連通される）。通例、この通気経路は、コネクタを所定ユニット（ケース）に装着ないし組付けることによって、外部ないし外気から密閉された空間として構成することができる。しかし、通気経路はコネクタ自体内において密閉空間をなすようシールすることができる。

以上説明した本発明の好ましい実施の形態をさらに明確化するために、以下図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。

［実施例１］
図１（Ａ）は、本発明の実施例１に係るセンサシステム及びコネクタ構造を説明するための分解斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ’要部断面図である。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照すると、不図示のセンサを制御する不図示のセンサコントローラに内蔵されたセンサコントロールボード１上に、コネクタ２が電気的に接続されて配されている。コネクタ２には、第１の開口部３ａ及び第２の開口部３ｂを有する通気経路３が形成されている。通気経路３には、第１の開口部３ａ側からＥＣＵ側ヒータ線５及びＥＣＵ側ターミナル６、第２の開口部３ｂ側からセンサ側ヒータ線７及びセンサ側ターミナル８が挿入される。ＥＣＵ側ヒータ線５及びセンサ側ヒータ線７は通気性を備えている。ＥＣＵ側ターミナル６は、通気経路３を囲む壁に係合される。通気経路３内で（その拡径部３’において）、ＥＣＵ側ターミナル６とセンサ側ターミナル８とは、導通部（メス型）６ａと導通部（オス型）８ａを介して電気的に接続される。接続後、通気経路３の第１開口部３ａ側は樹脂（不図示）によって封止される。通気経路３の背部、すなわち、管状部３ｃから成る第２開口部３ｂ側はセンサ側ターミナル８によってセンサ側ヒータ線７にかしめられているシール材８ｂによって封止される。これの封止部（第１開口部３ａ側を封止する樹脂、シール材８ｂ’）によって、センサ側ターミナル８とＥＣＵ側ターミナル６とがコネクタ２内に挿入された状態で、センサ側ヒータ線７とコネクタ２間及びＥＣＵ側ヒータ線５とコネクタ２間が密閉され、換言すると、コネクタ２内におけるセンサ側ターミナル８とＥＣＵ側ターミナル６とが挿入された空間が外部から密閉され、閉じられた空間（通気経路３）が形成される。

なお、第１開口部３ａ側における、ＥＣＵ側ターミナル６の前記壁との係合及び封止は、例えば雄コネクタ部材２ａに外嵌する一点鎖線で示す雌コネクタ部材２ｂを介して行うことができる。この係合・封止は、第２開口部３ｂのシール材８ｂによる封止と同様にシール材８ｂ’によって管状部２ｃを封止して行うこともできる。

ＥＣＵ側ターミナル６の第１開口部３ａとの係合及びシールは、雌コネクタ部材２ｂを用いて行ってもよく、雌コネクタ部材２ｂは破線で示すように雄コネクタ部材２ａと外周係合する。この係合／シールは、第２開口部３ｂ用のシール部材８ｂと同様に、ガイド部２ｃに適用されるシール部材８ｂ’によって行ってもよい。

本発明の実施例１に係るセンサシステム及びコネクタ構造において、ＥＣＵ側からセンサ側へ供給される大気の通気経路について説明する。

ＥＣＵは大気に連通した雰囲気中に設置されている。したがって、ＥＣＵから通気性を有しているＥＣＵ側ヒータ線５へ、さらに、ＥＣＵ側ヒータ線５から、通気経路３内の第１の開口部３ａの内側に大気が供給される。通気経路３内には、センサ側ターミナル８とＥＣＵ側ターミナル６とが挿入されている。この通気経路３を通じて、大気は、ＥＣＵ側ヒータ線５からセンサ側ヒータ線７に供給され、さらに、センサ側ヒータ線７を通じて、ヒータからセンサの周囲に供給される。

すなわち、センサ側ターミナル８とＥＣＵ側ターミナル６とが雌雄の接続構造よりなり、コネクタ２内への挿入により電気的に接続される際、互いの接続部の間の空間及び／又はセンサ側ターミナル８とコネクタ２間の空間及び／又はＥＣＵ側ターミナル６とコネクタ２間の空間を経由することにより、センサ側ヒータ線７の通気部とＥＣＵ側ヒータ線５の通気部が連通される。

本発明の実施例１に係るセンサシステム及びコネクタ構造によれば、通気経路３と電気的な接続経路とがコネクタ２内に集約されると共に、コネクタ２内で通気経路と電気的な接続経路とが共通化されているため、通気構造及び配線の取り回しが簡素化され防水性が向上可能となる。また、本発明の実施例１に係るセンサシステム及びコネクタ構造によれば、ヒータに電力を供給するために要する電気的な接続箇所の個数が減少される。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、例えば、前記実施例においては、コネクタ２の第１の開口部３ａが封止されると説明したが、この部分にさらに別のコネクタ等を挿入して、この別のコネクタにＥＣＵ側ターミナル６のシール材８ｂ’を挿入し、その背後を封止しても良い。その一例を図１（Ｂ）に一点鎖線で示す。即ち、コネクタ２の雄コネクタ部材２ａに嵌合する雌コネクタ部材２ｂは、第１の開口部３ａに内挿される管状部２ｃの中心孔が、通気性ターミナル６のシール材８ｂ’によって封止される。この場合、第１開口部３ａの内部は、密閉空間となりこの密閉空間を介してセンサ側とＥＣＵ側の通気性導線が、通気的かつ電気的に接続される。なお、図１（Ａ）に示すとおり、このコネクタは多心コネクタであり、他の複数の導線のターミナルを併設して含むことができる。また、図示の例では、通気性導線１本についてのコネクタ構造を示すが、複数の通気性導線のターミナルを含むこともできる。

［実施例２］
本発明の実施例２に係るセンサシステムが、前記実施例１に係るセンサシステムと共通の構造を有する点については、前記実施例１の記載を参照することができるものとする。

図２（Ａ）は、本発明の実施例２に係るセンサシステム及びコネクタ構造を説明するための分解斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＸ−Ｘ’要部断面図である。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照すると、ＥＣＵ側ターミナル１６の第１の導通部１６ａには、コネクタ２に隣接するセンサコントロールボード１に電気的に接続される第１の分岐部１６ｘと、センサ側ターミナル８の導通部８ａ（メス型）に電気的に接続される第２の分岐部１６ｙ（オス）と、ＥＣＵ側ターミナル１６の第１の導通部１６ａ（メス型）に電気的に接続される第３の分岐部１６ｚ（オス型）と、を備えた第２の導通部１６ｂが電気的に接続される。

本実施例によれば、第１の導通部１６ａ側、すなわち、センサコントロールボード１側からヒータに電力を供給することも可能となる。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、例えば、前記実施例においては、コネクタ２の第１の開口部３ａが封止されると説明したが、この部分にさらに別のコネクタ等を挿入して、この別のコネクタにＥＣＵ側ターミナル１６のシール材８ｂ’を挿入し、その背後を封止しても良い。そのような、対応雌コネクタの一例を一点鎖線で示す。通気性ターミナル１６に後置（ターミナル先端から見て）されるシール材８ｂ'により、第１の開口部３ａをコネクタ内部空間として密閉することができる。この内部空間は、図１（Ａ）に示すとおり、他のターミナルに対し共通の空間としてしてもよいが、他のターミナルとは隔離した空間としても良い。

［実施例３］
本発明の実施例３に係るセンサシステムが、前記実施例１に係るセンサシステムと共通の構造を有する点については、前記実施例１の記載を参照することができるものとする。

図３は、本発明の実施例３に係るセンサシステム及びコネクタ構造を説明するための模式図である。

図３を参照すると、不図示のセンサを制御する不図示のセンサコントローラに内蔵されたセンサコントロールボード１上に、コネクタ２０が電気的に接続されている。コネクタ２０には、第１の開口部２３ａ及び第２の開口部２３ｂを有する通気経路２３が形成されている。第１の開口部２３ａ及び第２の開口部２３ｂは封止される。通気経路２３には、第１の開口部２３ａ側からＥＣＵ側ヒータ線２５及びＥＣＵ側ターミナル２６、第２の開口部２３ｂ側からセンサ側ヒータ線２７がそれぞれ挿入される。ＥＣＵ側ヒータ線２５及びセンサ側ヒータ線２７は通気性を備えている（通気性導線）。センサコントロールボード１には、ＥＣＵ側ターミナル２６の導通部２６ａと、第１の端子２０ａを介して、電気的に接続される配線１ａが形成されている。第２の端子２０ｂにはセンサ側ヒータ線２７がカシメられている。かしくて、配線１ａは、通気経路２３内でセンサ側ヒータ線２７と電気的に接続されている。通気経路２３内には、センサ側ヒータ線２７が挿入され、配線１ａに電気的に接続される第２の端子２０ｂが突出し、通気経路２３内（径大部２３’）で、露出部と第２の端子２０ｂが電気的に接続される。

本発明の実施例３に係るセンサシステム及びコネクタ構造において、ＥＣＵ側からセンサ側へ供給される大気の通気経路について説明する。

本実施例に係るセンサシステム及びコネクタ構造によれば、大気側にあるＥＣＵ側ヒータ線２５、通気経路２３及びセンサ側ヒータ線２７を介してセンサ側ヒータ線２７が大気に連通されることにより、センサの側に大気が供給される。このセンサシステム及びコネクタ構造によれば、通気経路と電気的な接続経路とがコネクタ内に集約されるため、通気構造及び配線の取り回しが簡素化され防水性が向上可能となる。なお、第１の開口部２３ａの封止は、一例として一点鎖線で示す雌コネクタ部材２０'を介して行い密閉空間２３ｂ’、２３、２３’をコネクタ内に形成することもできることは、第１、第２の実施例と同様である。

通気性コネクタを用いた通気性導電接続システムの一例を図５に概念的に示す。

即ち、通気性コネクタを介して、通気性導線は一方でＥＣＵ側と、他方でセンサ側と通気的かつ電気的に接続される。他の電気導線（複数も可）は、通気性コネクタを介して、但し通常の仕方（非通気的接続）で、コントローラから一方でＥＣＵに、他方でセンサに接続される。

図６に、図５に示すコネクタのＡ-Ａ断面を概念的に示す。なお、断面Ｂ-Ｂは、接続先がセンサに代りＥＣＵである点を除き、断面Ａ-Ａと同様の構成である。

コネクタ２は、雄・雌コネクタ部材２ａ、２ｂが互いに密に嵌合して構成され、コネクタ嵌合により閉じた空間ＣＳを形成する。閉じた空間ＣＳは、外部へ連通する孔部（ないしチャンネル）を有し、これにより、通気経路を構成する。通気経路は点線矢印で示す。一方電気的導通経路は実線矢印で示す。各経路の立体的形状は、図示の態様に限定されない。

雄コネクタ部材２ａ内の孔部は、９０度回転したＴ字状に交叉して形成されＴ字頂部の一端は開放され他端は閉止される。Ｔ字頂部の開放端には、センサからの通気性導線がシールを介して、挿入される。通気性導線の先端は、絶縁皮覆が除去されて孔部内に通気連通すると共に心線が下部でシール固着（例えばハンダ付け）され、さらにコントローラ側へ導くリード線にシール状態で接続されている。通気性導線の皮覆除去端は、通気経路との通気性接続部（ターミナル）を成し、これによって、センサ内とコネクタ内の閉じた空間ＣＳとが連通し、もってさらにコントローラユニットのケース内空間ＡＳとも連通する。

図６の例では、ケース内空間ＡＳと閉じた空間ＣＳの間の孔部は、通気性が確保されている。なお、雄・雌コネクタ部材間の電気導線の電気的接続端子（ターミナル）は、慣用の方法（例えば差込プラグイン方式等）で行うことができる。

通気性導線は、一例として、図７（Ｂ）に示す絶縁皮覆多心線であって、多心線間の空隙が通気経路を成し、（軸方向に）通気性を与える。

コネクタ２は、コントローラユニットのケースの一部を構成するようセンサコントロールボード１上に配設して構成され、雌コネクタ部材（図中左側の部材）は空気が満たされた空間ＡＳに連通すると共に、空間ＡＳ内に配された回路基板に電気的に接続されている。

このようにして、通気性コネクタが通気性導線を通気性及び導電性を確保して、任意の装置特にコントロールユニット等の外気ないし（有害成分を含む）不所望の雰囲気に対し、遮断した状態で、通電・通気を可能とするコネクタ構造が実現される。

図７に、通気性導電接続システムの一例たるＥＣＵ−センサ間の通気性コネクタを介した接続システムを示すと共に、図８に通気性コネクタの拡大図を示す。

通気性コネクタ３２は、互いにシールして係合する雄・雌コネクタ部材３２ａ、３２ｂから成る。センサに対し、通気性リード線３４が雄コネクタ部材の出力端４０から接続される一方、雌コネクタからＥＣＵに対し通気性リード線３５が接続される。かくて、外気に対し密閉した空間を成すコネクタ内部の通気経路３３を介して、ＥＣＵ側とセンサ側の両通気性リード線３４、３５が通気的に接続される。センサ側の通気性リード線３４の端子Ｔ２は、図示面外の個所で給電端子Ｔ３に接続される。一方ＥＣＵ側の通気性リード線３５の端子（ＥＣＵ側ターミナル）４２は、雌コネクタ部材３２ｂの中央突部に貫通するターミナル受容孔３３ｂ内に配設されたコネクタ側ターミナル４１（端子Ｔ１に接続される）に係合されると共に、シール材３８ｂ'を介して外部からシールされて、密閉空間を通気経路（３３、３３ｃ、３３ｅ）としてコネクタ３２内に形成する。ＥＣＵ側ターミナル４２は皮覆ａを除去して、心線ｂの空隙ｃを通気経路３３に連通せしめる通気性ターミナル構造を有する。通気経路は、ターミナル受容孔３３ｂ−中央突出部の先端と第１の開口部の底面との間の空隙３３ｃ−通気孔３３−その末端の直交孔（径大部）３３ｅとして形成される。この直交孔は、センサ側通気性リード線３４の端末（センサ側）ターミナル４０を受容し、シール材３８ｂによって外気からシールされる。ターミナル４０の延長部４０ａは回路基板３１を貫通してその裏面でハンダ付け等によりシールされて、端子Ｔ２を形成する。

なお、変形例として、ターミナル延長部４０ａとコネクタ側固定構造として、ターミナル４０を差込ピン式の脱着構造にすることもできるが、脱着部はできる限り少なくすることが好ましい。

コネクタ３２本体は、回路基板３１に対し、ネジないしリベット５３等で固着される。

コネクタ３２による電気的接続経路は、センサ側リード線３４−ターミナル４０−ターミナル／回路基板導通部４０ａの突出端子Ｔ２−図平面外の接続導線（一点鎖線）５９−端子Ｔ１−コネクタターミナルリード線４１ａ−（ＥＣＵとの接続用）コネクタ側ターミナル４１−これと係合するＥＣＵターミナル４２によって、達成される。導線５９は、給電端子Ｔ３と接続される（図８平面外）。

コネクタ内の通気経路３３の密閉シールは、前記直交孔のシール材３８ｂに加え、リング状のシール材３６によって、雄・雌コネクタ部材３２ａ、３２ｂ間をシールすると共に、雌コネクタ部材３２ｂの貫通孔３３ｂをシール材３８ｂ’でシールし、さらに、センサ側ターミナル４０をテープ状シール５２によって回路基板３１の貫通に対しシールすることによって確保される。回路基板３１の全体は、カバー３１ｂ防水用樹脂層（ウレタン等）３１ａを注入することによって防水シールされる。

コネクタ３２の雄コネクタ部材３２ａの反対側のボディには、多数の端子５６が配設され、その下部はレジンを注入するためのスリット５４を備えている。これらの端子５６は、コントロールユニットとセンサとの間の種々の制御線（図７（Ａ）参照）の接続用に用いられる。

コネクタ３２の雄・雌コネクタ部材３２ａ、３２ｂ間の係合は、ロック機構３２ｃにより行うことが組付の迅速性に資する。

次に、ＥＣＵ−コネクタ（コントロールユニット）−センサ間の、各種リード線のレイアウトの一例を図７（Ａ）に示す。センサ３０へのヒータ用給電通気性導線（リード線）３４の他に多数の制御線５８が並置される。これらは、まとめてコネクタ３２の多ピン構造の各端子５６に夫々シール下に接続されて、センサ−コネクタ−コントロールユニット間の接続を確保すると共に一群の導線のハーネスを構成する。

一方、ＥＣＵ側では、パワー給電用の通気性導線３５の外に、やはり各種制御線５７が並置され、図示平面外の個所で夫々コネクタに設けた各接続端子（多ピン構造の差込式コネクタ端子）に接続される。センサ側及びＥＣＵ側の導線の各断面Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙを図７（Ｃ）、（Ｄ）に夫々示す。

図７（Ａ）に示すように、コネクタ３２には、さらに防水用カバー３１ｂ（部分的にのみ示す）が覆うように装着されて内部に防水シール材（ウレタン等）３１Ｃが注入され、コントロールユニット／コネクタの回路基板を特に防水も兼ねて保護する。

図７（Ｂ）に、通気性導線（リード線）３４、３５の一例の断面を示す。絶縁皮覆ａ（防水性も有する）の中心孔に多心線ｂが延在し、多心線間の空隙ｃを介して軸方向の通気性が確保される。必要に応じてこれ以外の種々な形態の通気性導線を用いることができる。特に、ヒータ付きのガスセンサ（酸素センサ、ＮＯｘセンサ、空燃比センサその他の高温作動式のセンサ等、内燃機関の制御系に用いられるもの）については、通気性確保の接続線として、ヒータ給電用の導線を用いることが、その断面の許容通気面積の利点から好ましい。しかし、他の導線を必要に応じて通気性確保のため用いることができる。

典型的には、本発明は、センサ−コントロールユニット−ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）間の接続手段として有用であるが、それ以外の通気性導電を要する用途に広く適用可能である。本発明は、特に、ガスセンサ、例えば、ガスの通気が要求されるガスセンサ、特に、ガスセンサ周囲に負圧が発生することを回避すべきガスセンサ、通気用の内部空間を有するガスセンサ、通気用の内部空間に負圧が発生することを回避すべきガスセンサに好適に適用される。そのようなセンサには、典型的には排気ガスを測定するガスセンサ、通常、Ｏ_２、ＮＯｘ、Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２、ＣＯ及びＨＣ等を含む排気ガスを測定するガスセンサが含まれる。防水性について説明したが、防水性に限らず、各種有毒・有害ガス雰囲気への給電・制御システム、或いは爆発危険性雰囲気での防爆用配電・制御システム等にも、本発明は当然有用である。

（Ａ）は、本発明の実施例１に係るセンサシステム及びコネクタ構造を説明するための分解斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ’に沿った要部断面図である。（Ａ）は、本発明の実施例２に係るセンサシステム及びコネクタ構造を説明するための分解斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ’に沿った要部断面図である。本発明の実施例３に係るセンサシステムを説明するための模式図である。従来技術における通気性導線の配設構造を概念的に示すブロック図である。本発明のコネクタの一例を概念的に示すブロック図である。なお、通気性導線、電気導線は１本とは限らない。図５に示すコネクタのＡ-Ａ断面（又はＢ-Ｂ断面）に相当する断面の概略図である。（Ａ）は、本発明のセンサシステムの一実施例の概要を示す、部分切開ブロック図である。（Ｂ）は通気性導線の一例の断面図、（Ｃ）、（Ｄ）は夫々図（Ａ）のＸ−Ｘ、Ｙ−Ｙ断面を示す。図７（Ａ）のコネクタ部分の一実施例の拡大断面図である。

符号の説明

１センサコントロールボード（センサコントロールユニット、センサコントローラ）
１ａ配線
２、２０、３２コネクタ（本体）
２ａ、３２ａ雄コネクタ部材
２ｂ、３２ｂ雌コネクタ部材
２ｃガイド部（雌コネクタ部材のガイド部）
３、２３、３３通気経路
３’ 通気経路部分
３ａ第１の開口部
３ｂ第２の開口部
３ｃ（雄コネクタ部材の）管状部
５、２５、３５ＥＣＵ側ヒータ線
６、１６、２６、４２ＥＣＵ側ターミナル
６ａ導通部
７、２７、３４センサ側ヒータ線
８、４０センサ側ターミナル
８ａ導通部
８ｂ、８ｂ’、３８ｂ、３８ｂ' シール材
１６ａ第１の導通部
１６ｂ第２の導通部
１６ｘ第１の分岐部
１６ｙ第２の分岐部
１６ｚ第３の分岐部
２０’ 雌コネクタ部材
２０ａ第１の導通部
２０ｂ第２の導通部
２３' 通気経路の径大部
２３ａ第１の開口部
２３ｂ第２の開口部
２６ａターミナル導通部
２７センサ側ヒータ線
３４リード線

Claims

Ｏ _２、ＮＯｘ、Ｈ _２Ｏ、ＣＯ _２、ＣＯ及びＨＣを含むガスを測定するセンサと、大気に連通した雰囲気中に設置されるエンジンコントロールユニット（以下これを「ＥＣＵ」と称する）とセンサコントローラ（１）と、前記センサに付設され、ＥＣＵ側から電力が供給され該電力により該センサを加熱するヒータと、を有するセンサシステムであって、
前記センサコントローラ（１）の一部を構成するコネクタ（２）と、
通気性を備え一端が前記ヒータに接続されるセンサ側ヒータ線（７）と、
前記センサ側ヒータ線（７）の他端に接続され前記コネクタ（２）内に挿入されるセンサ側ターミナル（８）と、
通気性を備え一端が前記ＥＣＵに接続されるＥＣＵ側ヒータ線（５）と、
前記ＥＣＵ側ヒータ線（５）の他端に接続され前記コネクタ（２）内に挿入されるＥＣＵ側ターミナル（６）と、
前記センサ側ターミナル（８）と前記ＥＣＵ側ターミナル（６）とが前記コネクタ（２）内に挿入された状態で、前記センサ側ヒータ線（７）と前記コネクタ（２）間及び前記ＥＣＵ側ヒータ線（５）と前記コネクタ（２）間を密閉し、閉じられた空間を通気経路（３）として形成するための封止部（８ｂ、８ｂ’）と、
を有し、
前記センサ側ターミナル（８）と前記ＥＣＵ側ターミナル（６）とを電気的に接続することにより前記ＥＣＵと前記ヒータとが電気的に接続されるとともに、前記通気経路（３）を介して前記センサ側ヒータ線（７）の通気部と前記ＥＣＵ側ヒータ線（５）の通気部が連通されることにより前記ＥＣＵから前記センサの側に大気が供給されることを特徴とするセンサシステム。
前記センサ側ターミナル（８）と前記ＥＣＵ側ターミナル（６）とが雌雄の接続構造よりなり、挿入により電気的に接続される際、互いの接続部の間の空間（３）およびまたは前記センサ側ターミナル（８）と前記コネクタ（２）間の空間（３）およびまたは前記ＥＣＵ側ターミナル（６）と前記コネクタ２間の空間（３’）を経由することにより、前記センサ側ヒータ（７）線の通気部と前記ＥＣＵ側ヒータ線（５）の通気部が連通されることを特徴とする請求項１記載のセンサシステム。
前記コネクタ（２）内に、前記コネクタに隣接するセンサコントロールボード（１）に電気的に接続する第１の分岐部（１６ｘ）と、前記センサ側ターミナル（８）に電気的に接続する第２の分岐部（１６ｙ）と、前記ＥＣＵ側ターミナル（１６）に電気的に接続する第３の分岐部（１６ｚ）と、を有する導通部を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のセンサシステム。
少なくともシーリングが前記センサ側ターミナル又は前記ＥＣＵ側ターミナルに隣接して設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記載のセンサシステム。
前記センサは第１の雰囲気にさらされ、
前記通気経路は前記第１の雰囲気と異なる第２の雰囲気にさらされる、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一記載のセンサシステム。
前記第１の雰囲気は車両の外気であり、前記第２の雰囲気は、前記外気よりも前記センサに融和性の高い雰囲気である、ことを特徴とする請求項５記載のセンサシステム。