JP4542723B2

JP4542723B2 - Sensor

Info

Publication number: JP4542723B2
Application number: JP2001131705A
Authority: JP
Inventors: 雅彦西
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP2002323472A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出素子をケーシング内に固定して動作し、所定の検出信号を検出するセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、高温環境下において使用されるガスセンサから信号を取り出すための端子構造として、例えば特開平６−３３１５９６号公報や特開平６−３３１５９７号公報に示されたものが知られている。これらの端子構造は、長軸状の出力端子をガスセンサのケーシング内にガラスやセメント等により固定するものであり、この出力端子に対して、検出信号を取り出すためのリード線を接続したコネクタが接続される。
【０００３】
しかし、かかる構成は、熱処理によって溶融したガラスやセメントが硬化した際に出力端子がケーシング内に固定されるものであるため、その固着強度に処理毎のばらつきがある。このため、検出素子を含む内装部品の保持が不安定になる虞があった。また、出力端子の位置がばらついてコネクタとの嵌合が困難になったり、出力端子と検出素子との安定した接触状態を保持できなくなる虞もあった。
【０００４】
また、例えば特開平１０−１９７４７５号公報には、ケーシング内にＯリングを介して固定されたコネクタインサートを配置し、このコネクタインサートに出力端子を保持固定する構造が開示されている。この構成によれば、上述した熱処理による組付誤差は発生しない。
【０００５】
しかし、かかる構成においては、端子の一部を予め検出素子に仮止めした不安定な状態で、当該出力端子の一部をコネクタ側の端子に接続する必要がある。この場合、出力端子が複数あるためコネクタの接続作業が煩雑となる。また、コネクタ端子の検出素子側が固定されないため、その短絡の虞があった。さらに、出力端子を含む内装部品を、Ｏリングの圧縮力により（その反力により）ケーシング内で安定に保持する構成を有するため、Ｏリングの熱劣化或いは経年劣化により、その安定した保持状態を維持できなくなるといった問題があった。
【０００６】
このような問題は、ガスセンサに限らず、同様の構成を有するセンサであれば、温度センサや流量センサ等その他のセンサについても生ずるものと考えられる。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、内装部品を精度良く組み付けることができると共に、その安定した保持を実現するセンサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
かかる課題に鑑み、請求項１に記載のセンサにおいては、ケーシング後端に形成されたコネクタ部が、板状の検出素子の電極端子に接触して検出信号を取り出す。そして、リード線が接続された外部コネクタがこのコネクタ部に接続されることにより、検出素子の検出信号を外部に取り出せるようになっている。
【０００８】
このため、センサを測定対象に晒すために取付部材に取り付ける際には、まずコネクタ部が固定された状態のケーシングを取付部材に取り付け、その後、リード線が接続された外部コネクタをこれに組み付けることができる。そのため、センサ本体（ケーシング及びその内装部品）の取付部材への取付作業が容易になる。特にケーシングが取付部材に対して螺合接続される場合には、予めリード線をセンサに一体に組み付けた構成ではリード線のねじれの問題が発生するが、本願発明のセンサによればこのような問題が生じない。
【０００９】
上記コネクタ部は、複数のコネクタ端子と、これを保持する第１ホルダ及び第２ホルダとから構成される。コネクタ端子は、電極端子に弾性的に接触する素子接触部と、外部コネクタに接続するコネクタ接続部を有する。また、第１ホルダは、検出素子の電極端子が形成された側の端部周囲を覆うように配置され、各コネクタ端子を貫通させ互いに非接触状態で保持すると共に、コネクタ端子の素子接触部を検出素子との間に介装する。さらに、第２ホルダは、第１ホルダにバネ部材を介して連結されると共に、ケーシングに気密に固定される。そして、自身に形成された挿通孔に各コネクタ端子のコネクタ接続部を挿通し、これを露出させた状態で保持する。
【００１０】
かかる構成によれば、コネクタ端子を検出素子とは独立して第１ホルダに組み付けることができる。そして、そのようにして予め組み付けられた第１ホルダを、予め主体金具に固定された状態の検出素子に対して接続するだけで、検出素子とコネクタ端子との接続作業が完了する。このため、組付作業がワンタッチで行われ、極めて容易になる。
【００１１】
また、第１ホルダのみにコネクタ端子を組み付けて構成した軽い端子ユニットを検出素子に接続し、コネクタ端子と電極端子とを接触させることができる。このため、この接触時に検出素子に加わる負荷を小さくすることができ、接触時における検出素子の変形又は接触部の損傷等を効果的に防止することができる。
【００１２】
そして、この状態から第１ホルダに対してバネ部材を介して第２ホルダを組み付けると共に、第２ホルダをケーシングに対して気密に固定することができる。
このため、少なくとも第２ホルダのケーシングに対する安定した固定状態により、この第２ホルダに保持されたコネクタ端子を所定の位置に安定して保持することができる。
【００１３】
この場合、第１ホルダを第２ホルダと同様にケーシングに対して気密に固定し、コネクタ端子のより安定した固定状態を図ることもできる。しかし、第１ホルダは、コネクタ端子の素子接触部と検出素子の電極端子との接触状態を保持する部分でもあるため、ケーシング外部から衝撃力が加わった場合に、これをまともに受けない構成とするのが好ましい。そして、そのためには第１ホルダをケーシングとは気密に固定しないで、むしろ適度に隔てて構成するのが好ましい。その点、上記構成では、第１ホルダと第２ホルダとが別体で構成されているため、第２ホルダ側でケーシングへの固定状態を実現する一方、第１ホルダ側をケーシング（外筒）から隔てることができ、このような構成を実現することができる。またその際、第１ホルダはバネ部材を介して第２ホルダに連結されるため、そのケーシング内部での安定した保持状態は実現される。つまり、外部からケーシングを介して第２ホルダに衝撃力が伝わっても、その衝撃力がバネ部材により緩和されて第１ホルダに伝わることになるため、上記接触部の損傷等を有効に防止することができる。さらに、このバネ部材の弾性力により、センサの内装部品間の適度な押圧力を保持することができるため、当該内装部品をケーシング内で安定して保持することができる。
【００１４】
また、第１ホルダと第２ホルダとの連結態様としては、例えば請求項２に記載のように、第１ホルダの第２ホルダとの連結面に凸状の第１嵌合部が形成され、一方、第２ホルダの第１ホルダとの連結面に第１嵌合部と嵌合可能な凹状の第２嵌合部が形成され、これら第１嵌合部と第２嵌合部とが嵌合した状態で、第２ホルダが第１ホルダに連結される態様とするのが好ましい。逆に、第１嵌合部が凹状に形成され、第２嵌合部が凸状に形成された態様でもよい。
【００１５】
かかる構成によれば、第２ホルダによる第１ホルダの横方向の支持力を高めることができ、外部からの衝撃や振動が加わっても、第１ホルダひいてはコネクタ端子の安定した固定状態を保持することができる。
またその場合、上記バネ部材は、第１嵌合部と第２嵌合部との間に介装されることになるが、請求項３に記載のように、第１嵌合部と第２嵌合部とが、その間にバネ部材を介装することにより所定のクリアランスを保持しつつ嵌合した状態で、第１ホルダと第２ホルダとが連結されているのが好ましい。
【００１６】
このように所定のクリアランスを保持した状態とすることにより、バネ部材の弾性を最大限に引き出すことができ、当該バネ部材の反力により第１ホルダを初めとするセンサの内装部品間に適度な押圧力を付与し、そのケーシング内での安定した固定状態を保持することができるからである。また、軸方向の衝撃力が加わった際には、このクリアランスによるバネ部材の弾性によりその衝撃力を吸収することもできるため、内装部品の保護の観点からも好ましい。
【００１７】
より具体的な構成としては、例えば請求項４に記載のように、第１ホルダが、その本体上部に外方に突設された鍔部を有し、この鍔部とこの本体上端部により上記第１嵌合部を形成し、この鍔部の第２ホルダ側の端面に上記バネ部材を介して第２ホルダの第２嵌合部の端面を保持したものが考えられる。
【００１８】
かかる構成によれば、第１ホルダの本体を小さく（つまり軽く）構成することができる一方、鍔部により所定の受圧面積を確保することができる。
またその場合、鍔部を本体に対して単に垂直に突出させるのではなく、請求項５に記載のように、上記鍔部の下端部を第１ホルダの本体に向かってテーパ状に形成するのがよい。
【００１９】
かかる構成によれば、鍔部の断面積を大きくすることができ、バネ部材による応力を支えるのに十分な強度を確保することができるからである。
ところで、上記のように第１ホルダと第２ホルダとでコネクタ端子を保持する構成をとることにより、コネクタ端子をその軸方向に安定して支持する構成を実現することもできる。
【００２０】
例えば請求項６に記載のように、コネクタ端子に素子接触部とコネクタ接続部とを連結する連結部を形成し、当該連結部に設けられた係止部が第１ホルダの上端面に係止されることによりこの第１ホルダに支持される一方、第２ホルダに設けられた収容部により、当該連結部が収容されその第２ホルダ側への移動を阻止する構成とすることができる。
【００２１】
かかる構成によれば、コネクタ端子が、その連結部において第１ホルダと第２ホルダとにより挟持される態様で軸方向に保持される。このため、外部コネクタの接続持の押圧力により、コネクタ端子が検出素子側にずれることもなく、また、外部コネクタを取り外す際に、この外部コネクタに引きずられてコネクタ端子が脱落する等の問題も生じない。この結果、コネクタ端子がケーシング内で安定に保持される。
【００２２】
尚、検出素子をケーシングに固定する手段としては、請求項７に記載のように、検出素子を挿通して保持するスリーブを用い、このスリーブをケーシングに固定することで、検出素子をケーシングに固定する方法が考えられる。このようなタイプのセンサにおいては、第１ホルダをバネ部材の弾性力でスリーブに押し当てるように固定すると、第１ホルダのケーシングに対する固定力が増し、センサに振動が加わった場合でも、第１ホルダの慣性力が直接検出素子に加わらないように出来る。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を図面と共に説明する。
本実施例は、本発明のセンサを酸素センサとして構成したものであり、図１は当該酸素センサの全体構成を示す断面図である。
【００２４】
同図に示すように、酸素センサ１は、長方形状の断面を有する平板状の検出素子２、検出素子２を収容するケーシング３、ケーシング３内に固定され検出素子２に接触して検出信号を取り出すコネクタ部１０等から構成されている。そして、図示しない外部回路に繋がる複数のリード線２１、２２の先端に設けられた外部コネクタ２０が、このコネクタ部１０に接続されることにより、検出信号を当該外部回路に伝達できるようになっている。
【００２５】
この検出素子２は、長板状に形成された複数の酸素濃淡電池素子と、この酸素濃淡電池素子を活性化させるための複数のヒータとが積層されて形成されている（図示せず）。そして、その軸方向中央付近の外周には、自身をケーシング３内に係止固定させるためのセラミックからなる筒状の支持部材４が外挿され接着されている。また、検出素子２の下端側には、被測定ガスに晒されて被測定ガス成分を検出する検出部２ａが設けられており、上端側の側面には検出部２ａにて生じた酸素濃淡電池起電力を引き出し又はヒータに電力を供給するための複数（本実施例では４個）の電極端子２ｂが取り付けられている（図２参照）。
【００２６】
ケーシング３は、主体金具７と、主体金具７の上部に設けられた外筒８から構成される。この主体金具７と外筒８との間に形成された内部空間には、上記コネクタ部１０が収容される。
主体金具７は、酸素センサ１を排気管等の取付部に固定すると共に、上記支持部材４を装着した状態の検出素子２、滑石粉末からなる充填部材５、及び充填部材５をパッキン６ａを介して押圧するスリーブ６ｂ等を内部に収容する。すなわち、主体金具７は、円筒状の本体先端側の内周に内向き突出した段部７ａを有し、この段部７ａに支持部材４を係止することにより検出素子２を下方から支持している。そして、支持部材４の上側における主体金具７の内周面と検出素子２の外周面との間に充填部材５を配設した後、この充填部材５の後側にリング状のパッキン６ａさらに筒状のスリーブ６ｂを同軸状に内挿し、その状態から主体金具７の上端部７ｂを内方（下方）に向かって加締めることにより、スリーブ６ｂを上方から係止している。この際、加締力（圧縮力）を受けた充填部材５の弾性により、検出素子２と主体金具７とがしっかりと固定される。
【００２７】
また、主体金具７の先端側（図中下方）外周には、検出素子２の検出部２ａを覆うと共に、複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ９ａ，９ｂが溶接により取り付けられている。
次に、酸素センサ１の主要部であるコネクタ部１０の周辺の構成について、図２に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
同図に示すように、コネクタ部１０は、検出素子２の電極端子２ｂに夫々接触する４つのコネクタ端子３０、これらのコネクタ端子３０を非接触状態で保持しつつケーシング３内に保持される第１ホルダ４０、第１ホルダ４０の上端に波形座金６０（バネ部材）を介して連結されると共に、Ｏリング７１を介して外筒８に気密に固定され、コネクタ端子３０のコネクタ接続部３２を挿通して保持する第２ホルダ５０等から構成されている。
【００２９】
まず、コネクタ端子３０の構成について図３に基づいて説明する。
同図（ａ）はコネクタ端子３０の正面図であり、同図（ｂ）はその一側面図である。
コネクタ端子３０は、例えば高温に繰り返し晒されても弾性（バネ弾性）を保持可能な長尺薄板状のステンレス鋼板や耐食耐熱超合金板を、数カ所で折曲加工して長軸板状に形成されている。同図（ａ）に示すように、コネクタ端子３０は、検出素子２の電極端子２ｂに弾性的に接触するための素子接触部３１と、外部コネクタ２０の後述する雌型端子に接続されるコネクタ接続部３２を有し、これらを連結する連結部３３の両側面からは、一対の爪状の係止部３３ａが突出している。
【００３０】
素子接触部３１は、コネクタ接続部３２にほぼ平行に延び、その一端で所定量屈曲して連結部３３に連結されている。この素子接触部３１は、第１ホルダ４０の壁面に当接する平板状の当接部３１ａ、当接部３１ａに平行に並設され電極端子２ｂに接触する平板状の接触部３１ｂ、及び当接部３１ａと接触部３１ｂとの間に介装され、接触部３１ｂに沿って伸びる波板状のバネ部３１ｃからなる。当接部３１ａとバネ部３１ｃとは、コネクタ端子３０の下部に形成された折曲部３１ｄを介して互いに連結され、接触部３１ｂとバネ部３１ｃとは、接触部３１ｂの上端に連設された折曲部３１ｅを介して互いに連結されている。また、バネ部３１ｃは、その波状部分の頂点の数カ所で接触部３１ｂ又は当接部３１ａに接触している。さらに、接触部３１ｂの下端には、第１ホルダ４０の方向に延設され、その途中で上方に屈曲して当接部３１ａに平行に延びる係止部３１ｆが形成されている。
【００３１】
次に、第１ホルダ４０の構造について、図４に基づいて詳細に説明する。同図（ａ）は第１ホルダ４０の平面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、同図（ｃ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
第１ホルダ４０は、円柱状の本体４１を有し、この本体４１の上部外周面に沿って鍔部４２が突設されている。この鍔部４２には、その強度を補強するためにその下部が下方に小径化するテーパ状になっており、本体４１に滑らかに接続している。そして、この第１ホルダ４０の上端形状により、第２ホルダ５０と嵌合するための凸状嵌合部４０ａが形成されている。
【００３２】
また、本体４１の内部には、下方から検出素子２の上端部を収容するための長方形状の収容部４３が下方に開口して形成されている。また、本体４１の上端壁には上記４つのコネクタ端子３０のコネクタ接続部３２を夫々挿通するための４つの角形挿通孔４４が穿設され、収容部４３に連通している。
【００３３】
さらに、本体４１の下部は段差形状になっており、この段差部の所定位置に４つの段付角溝４５が設けられている。この結果、この段付角溝４５と収容部４３との間には、コネクタ端子３０の素子接触部３１を係止させる係止壁４６が形成されている。
【００３４】
また、収容部４３の４つの側壁の夫々の中央には、内方に突設されかつ上下方向に延びる仕切部４７が夫々設けられており、この仕切部４７によって隣接するコネクタ端子３０の短絡が防止されるようになっている。
次に、第２ホルダ５０の構成について、図５に基づいて詳細に説明する。同図（ａ）は第２ホルダ５０の平面図であり、同図（ｂ）はそのＣ−Ｃ断面図、同図（ｃ）はその底面図である。
【００３５】
第２ホルダ５０は、有底円筒状の本体５１を有し、その底部５２には上記４つのコネクタ端子３０のコネクタ接続部３２を夫々挿通するための４つの角形挿通孔５３が穿設されている。この角形挿通孔５３は、その上部においてコネクタ接続部３２とほぼ等しい大きさの断面を有するが、その中央より下方がテーパ面５３ａを介して拡張され、コネクタ端子３０の係止部３３ａを収容する収容部５３ｂを形成している。
【００３６】
また、底部５２の外側面中央には、後述するＯリング７１を装着するためのリング状の溝５４がその周方向に形成され、底部５２の上端周端縁には、後述するシール部材７３を嵌合装着するためのリング状の嵌合溝５５が形成されている。
さらに、底部５２の下端面には円形の凹状嵌合部５０ａが形成されている。この凹状嵌合部５０ａは、上記第１ホルダ４０の凸状嵌合部４０ａと嵌合可能になっている。
【００３７】
次に、酸素センサ１の主要部の組付工程について、図６〜図８に基づいて説明する。
まず、上述のように形成されたコネクタ端子３０を第１ホルダ４０に対して組み付ける。すなわち、図６（ａ）に示すように、第１ホルダ４０の収容部４３にコネクタ端子３０を下方から挿入し、第１ホルダ４０の角形挿通孔４４にコネクタ接続部３２の先端部を挿通させつつコネクタ端子３０を徐々に差し込んでゆく。
【００３８】
このとき、コネクタ端子３０の一対の係止部３３ａは、同図（ａ）に示すように外方に突出した状態から挿入されるが、第１ホルダ４０の係止壁４６に当接すると、同図（ｂ）に示すように、その係止壁４６側の係止部３３ａがその弾性により内方に押し込まれる。そして、さらに挿入され、係止部３３ａが角形挿通孔４４に差し掛かるとその反対側の係止部３３ａもその弾性により内方に押し込まれる。このとき、素子接触部３１の当接部３１ａと係止部３１ｆとの間に第１ホルダ４０の係止壁４６が徐々に介装されていく（同図（ｃ））。
【００３９】
そして、係止部３３ａが角形挿通孔４４を抜けて第１ホルダ４０の上端面に出ると、係止部３３ａが弾性復帰して開き、その先端が第１ホルダ４０の上端面に引っかかる（同図（ｄ））。このとき、同時に係止壁４６の先端が係止部３１ｆに係止されるため、これら係止部３３ａと素子接触部３１とにより第１ホルダ４０を上下に挟む態様で、コネクタ端子３０が第１ホルダ４０に対して固定される。
【００４０】
そして、このようにして全てのコネクタ端子３０が第１ホルダ４０に組み付けられ端子ユニットが形成されると、この端子ユニットを検出素子２に接続する。
すなわち、図７（ａ）に矢印にて示すように、この端子ユニットを、予め主体金具７に固定された検出素子２に対して上方から接続する。このとき、端子ユニットの第１ホルダ４０がスリーブ６ｂの上面に載置されることにより、検出素子２に対して定位置に固定され、その素子接触部３１も、電極端子２ｂに当接する定位置に固定される（同図（ｂ））。
【００４１】
また、第１ホルダ４０の係止壁４６によってバネ部３１ｃの外方への変位が阻止されているため、バネ部３１ｃによる検出素子２側への付勢力を強く保持することができ、接触部３１ｂと電極端子２ｂとの安定した接触状態を保持することができる。
【００４２】
そして、この状態から第１ホルダ４０の鍔部４２の上面に波形座金６０を配置した状態で、Ｏリング７１を装着した第２ホルダ５０を第１ホルダ４０に嵌合させる（同図（ｃ））。
この波形座金６０は、図９（ａ）に示すようにリング状の本体を有する。そして同図（ｂ）にそのＤ−Ｄ断面の拡大図を示すように、周方向に沿って波形状に形成されており、その厚み方向に所定の弾性力を有する。この厚みｔは、図７（ｄ）に示すように外筒８の組み付けが完了した際に、第１ホルダ４０と第２ホルダ５０との間に所定のクリアランスＣＲを保持できる厚みに設定されている。このため、波形座金６０の弾性を最大限に引き出すことができ、その反力により第１ホルダ４０を初めとする酸素センサ１の内装部品間に適度な押圧力を付与し、そのケーシング３内での安定した固定状態を保持することができる。また、酸素センサ１に軸方向の衝撃力が加わった際には、このクリアランスＣＲによる波形座金６０の弾性によりその衝撃力を吸収することもできる。
【００４３】
また、この第１ホルダ４０の凸状嵌合部４０ａと第２ホルダ５０の凹状嵌合部５０ａとが、このように弾性的に嵌合することで、第２ホルダ５０による第１ホルダ４０の横方向の支持力を高めることができ、外部からの衝撃や振動が加わっても、第１ホルダ４０ひいてはコネクタ端子３０の安定した固定状態を保持することができる。
【００４４】
また、このとき各コネクタ端子３０の係止部３３ａが第２ホルダ５０の収容部５３ｂに収容された状態となるが、コネクタ端子３０は、係止部３３ａが第１ホルダ４０の上端面に引っかかることにより係止され、検出素子２側へのズレが防止される一方、テーパ面５３ａにより外部コネクタ２０側への移動が阻止される。このため、次述する外部コネクタ２０の接続持の押圧力により、コネクタ端子３０が検出素子２側にずれることもなく、また、外部コネクタ２０を取り外す際に、この外部コネクタ２０に引きずられてコネクタ端子３０が脱落する等の問題も生じない。この結果、コネクタ端子３０がケーシング３内で安定に保持される。
【００４５】
尚、第２ホルダ５０内側の嵌合溝５５には、後述する外部コネクタ２０の接続に備え、リング状のゴム製シール部材７３が嵌合装着されている。また、第２ホルダ５０の上部側壁には一対のスリット５６（図８参照）が形成され、後述するＵ字状の押えピン７５が嵌合装着されている。
【００４６】
そして、この状態から円筒状の外筒８を上方から被せる（図７（ｄ））。この外筒８は、その内径が第２ホルダ５０の外径とほぼ等しくなっており、第２ホルダ５０との間に介装されたＯリング７１によって上方からの水分の侵入を防止できるようになっている。また、外筒８の上端縁には内側に所定量延出したフランジ部８ａが形成されており、このフランジ部８ａにより第２ホルダ５０の上端縁を下方に押圧できるようになっている。つまり、外筒８から第２ホルダ５０に対して所定の押圧力を付与した状態で、外筒８の下部をレーザ溶接により主体金具７に接合する。その結果、この押圧力が第２ホルダ５０、波形座金６０を介して第１ホルダ４０等の内装部品に伝わり、そのケーシング３内での安定した固定を実現している。
【００４７】
そして、このようにして酸素センサ１を組み付けた状態で、図８に示すように外部コネクタ２０をコネクタ部１０に接続する。
外部コネクタ２０は、その上部（大径部）が外筒８の外径とほぼ同じ外径を有し、下部（小径部）が第２ホルダ５０の内径とほぼ同じ外径を有する段付円柱状をなす。そして、その上記コネクタ接続部３２に対応した位置に設けられた軸方向の４つの貫通孔２３には、雌型の外部コネクタ端子２４が夫々配設されている。この外部コネクタ端子２４は、ステンレス鋼板や耐食耐熱超合金板等を数カ所で折曲加工して筒状に形成されており、その上部には、検出部２ａの検出信号を外部に取り出すための一対のリード線２１，２２、及びヒータに電力を供給するための一対のリード線（図中、リード線２１，２２の裏側に配置）が加締接合されている。
【００４８】
外部コネクタ２０の大径部には、上方に開口した開口部２５が形成されており、この開口部２５にゴムからなる円柱形状のシール部材２９が配設されている。
このシール部材２９には、上記各リード線を挿通するための軸方向の貫通孔２９ａが形成され、各リード線は、この貫通孔２９ａを貫通して外部に引き出されている。また、シール部材２９の外径部表面及び貫通孔２９ａの内径部表面には、夫々凹凸形状が施されており、この凹凸形状の部分で夫々の気密を保つと共に、その押付力によりシール部材２９自体が開口部２５に保持されている。
【００４９】
また、外部コネクタ２０の小径部は、その外径が第２ホルダ５０の内径よりやや小さくなっており、その側壁の中央部には、上記押えピン７５を部分的に嵌合可能な左右一対のスリット２６が形成されている。さらに、小径部の先端部には、内側に傾斜したテーパ状の突条２７がその周端縁に沿って形成され、コネクタ部１０の第２ホルダ５０への挿入を容易にしている。
【００５０】
そして、外部コネクタ２０のコネクタ部１０への接続に際し、外部コネクタ２０は押えピン７５を外方に押し広げながら第２ホルダ５０に挿入される。そして、上記突条２７がシール部材７３に当たり、このシール部材７３を変形させつつさらに押し込まれる。そして、上記スリット２６が押えピン７５に嵌合することにより、外部コネクタ２０がコネクタ部１０に対して固定される。このとき、外部コネクタ２０とコネクタ部１０との隙間から水分が侵入したとしても、シール部材７３によって酸素センサ１内部への侵入は阻止されることになる。
【００５１】
以上に述べたように、本実施例の酸素センサ１においては、コネクタ部１０が、第１ホルダ４０と第２ホルダ５０を備えるため、コネクタ端子３０の検出素子２への接続の際に、まず、第１ホルダ４０のみにコネクタ端子３０を組み付けて構成した軽い端子ユニットを検出素子２に接続し、コネクタ端子３０と電極端子２ｂとを接触させることができる。このため、この接触時に検出素子２に加わる負荷を小さくすることができ、接触時における検出素子２の変形又は接触部の損傷等を効果的に防止することができる。
【００５２】
そして、この状態から第１ホルダ４０に対して波形座金６０を介して第２ホルダ５０を組み付けると共に、第２ホルダ５０をケーシング３に対して気密に固定することができる。このため、少なくとも第２ホルダ５０のケーシング３に対する安定した固定状態により、この第２ホルダ５０に保持されたコネクタ端子３０を所定の位置に安定して保持することができる。また、波形座金６０の弾性反力により第１ホルダ４０を初めとする酸素センサ１の内装部品間に適度な押圧力を付与し、そのケーシング３内での安定した固定状態を保持することができる。
【００５３】
また、このように検出素子２の主体金具７への取付けと、検出素子２へのコネクタ端子３０の電気的接続が別工程で行われるため、検出素子２を主体金具７の所定の位置に精度良く取り付けることができ、センサの特性を一定に保持することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施例においては、コネクタ端子３０を全体として板状に形成した例を示したが、ピン状或いは筒状に形成することもできる。
【００５５】
また、上記実施例においては、本発明のセンサを酸素センサに適用した例を示したが、同様の構成を有するセンサであれば、その他のガスセンサ、温度センサ、或いは流量センサ等についても適用可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るセンサの全体構成を表す断面図である。
【図２】実施例に係るセンサの要部詳細構成を表す断面図である。
【図３】実施例のコネクタ端子の構成を表す説明図である。
【図４】実施例の第１ホルダの構成を表す説明図である。
【図５】実施例の第２ホルダの構成を表す説明図である。
【図６】実施例のセンサの組付工程を表す説明図である。
【図７】実施例のセンサの組付工程を表す説明図である。
【図８】実施例のセンサの組付工程を表す説明図である。
【図９】実施例の波形座金の説明図である。
【符号の説明】
１・・・酸素センサ、２・・・検出素子、２ｂ・・・電極端子、
３・・・ケーシング、６・・・スリーブ、７・・・主体金具、
８・・・外筒、１０・・・コネクタ部、２０・・・外部コネクタ、
３０・・・コネクタ端子、３１・・・素子接触部、３１ａ・・・当接部、
３１ｂ・・・接触部、３１ｃ・・・バネ部、３１ｆ・・・係止部、
３２・・・コネクタ接続部、３３・・・連結部、３３ａ・・・係止部、
４０・・・第１ホルダ、５０・・・第２ホルダ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor that operates with a detection element fixed in a casing and detects a predetermined detection signal.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Conventionally, as a terminal structure for taking out a signal from a gas sensor used in a high temperature environment, for example, those shown in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-331596 and 6-331597 are known. In these terminal structures, the long axis output terminal is fixed in the casing of the gas sensor with glass, cement, or the like, and a connector to which a lead wire for taking out a detection signal is connected is connected to this output terminal. Is done.
[0003]
However, in such a configuration, when the glass or cement melted by the heat treatment is cured, the output terminal is fixed in the casing. For this reason, there exists a possibility that holding | maintenance of the interior components containing a detection element may become unstable. In addition, there is a possibility that the position of the output terminal varies and it becomes difficult to fit the connector, and the stable contact state between the output terminal and the detection element cannot be maintained.
[0004]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-197475 discloses a structure in which a connector insert fixed through an O-ring is disposed in a casing and an output terminal is held and fixed to the connector insert. According to this configuration, the assembly error due to the heat treatment described above does not occur.
[0005]
However, in such a configuration, it is necessary to connect a part of the output terminal to the terminal on the connector side in an unstable state in which a part of the terminal is temporarily fixed to the detection element in advance. In this case, since there are a plurality of output terminals, the connection work of the connector becomes complicated. Moreover, since the detection element side of the connector terminal is not fixed, there is a risk of short circuit. Furthermore, since the internal parts including the output terminal are stably held in the casing by the compressive force of the O-ring (by its reaction force), the stable holding state is maintained due to thermal deterioration or aging deterioration of the O-ring. There was a problem that it could not be maintained.
[0006]
Such a problem is not limited to the gas sensor, and may be caused for other sensors such as a temperature sensor and a flow rate sensor as long as the sensor has a similar configuration.
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a sensor capable of assembling interior parts with high accuracy and realizing stable holding thereof.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In view of this problem, in the sensor according to the first aspect, the connector portion formed at the rear end of the casing contacts the electrode terminal of the plate-like detection element to extract the detection signal. An external connector to which a lead wire is connected is connected to this connector portion, so that a detection signal of the detection element can be taken out to the outside.
[0008]
For this reason, when attaching the sensor to the mounting member in order to expose it to the measurement object, first attach the casing with the connector portion fixed to the mounting member, and then assemble the external connector to which the lead wire is connected. Can do. For this reason, the attachment work of the sensor main body (the casing and its interior parts) to the attachment member is facilitated. In particular, when the casing is screwed to the mounting member, a problem of twisting of the lead wire occurs when the lead wire is integrally assembled with the sensor in advance. However, according to the sensor of the present invention, There is no problem.
[0009]
The connector portion includes a plurality of connector terminals and a first holder and a second holder that hold the connector terminals. The connector terminal has an element contact portion that elastically contacts the electrode terminal and a connector connection portion that connects to an external connector. The first holder is arranged so as to cover the periphery of the end portion of the detection element on which the electrode terminal is formed, and penetrates each connector terminal and holds it in a non-contact state. It is interposed between the detection elements. Further, the second holder is coupled to the first holder via a spring member and is hermetically fixed to the casing. And the connector connection part of each connector terminal is inserted in the insertion hole formed in itself, and this is hold | maintained in the exposed state.
[0010]
According to this structure, a connector terminal can be assembled | attached to a 1st holder independently of a detection element. Then, the connecting operation between the detection element and the connector terminal is completed only by connecting the first holder assembled in advance in this way to the detection element fixed in advance to the metal shell. For this reason, the assembling work is performed with one touch, which is extremely easy.
[0011]
In addition, a light terminal unit configured by assembling the connector terminal only on the first holder can be connected to the detection element, and the connector terminal and the electrode terminal can be brought into contact with each other. For this reason, the load applied to the detection element at the time of contact can be reduced, and deformation of the detection element at the time of contact or damage to the contact portion can be effectively prevented.
[0012]
From this state, the second holder can be assembled to the first holder via the spring member, and the second holder can be airtightly fixed to the casing.
For this reason, the connector terminal hold | maintained at this 2nd holder can be stably hold | maintained to a predetermined position by the stable fixed state with respect to the casing of a 2nd holder at least.
[0013]
In this case, the first holder can be airtightly fixed to the casing in the same manner as the second holder, and the connector terminal can be fixed more stably. However, since the first holder is also a part that holds the contact state between the element contact portion of the connector terminal and the electrode terminal of the detection element, when the impact force is applied from the outside of the casing, the first holder is not properly received. It is preferable to do this. For this purpose, it is preferable that the first holder is not airtightly fixed to the casing, but rather is appropriately separated. In that respect, in the above configuration, since the first holder and the second holder are configured separately, the second holder side realizes the fixed state to the casing, while the first holder side is the casing (outer cylinder). It is possible to realize such a configuration. At that time, since the first holder is connected to the second holder via the spring member, a stable holding state inside the casing is realized. That is, even if an impact force is transmitted from the outside to the second holder via the casing, the impact force is relaxed by the spring member and transmitted to the first holder, so that the contact portion is effectively prevented from being damaged. be able to. Furthermore, since the appropriate pressing force between the interior parts of the sensor can be held by the elastic force of the spring member, the interior part can be stably held in the casing.
[0014]
Moreover, as a connection aspect of a 1st holder and a 2nd holder, a convex 1st fitting part is formed in the connection surface with the 2nd holder of a 1st holder, for example, as described in Claim 2, On the other hand, a concave second fitting portion that can be fitted to the first fitting portion is formed on the connection surface of the second holder with the first holder, and the first fitting portion and the second fitting portion are fitted. It is preferable that the second holder is connected to the first holder in a combined state. Conversely, the first fitting portion may be formed in a concave shape and the second fitting portion may be formed in a convex shape.
[0015]
According to such a configuration, the lateral support force of the first holder by the second holder can be increased, and the first holder and thus the connector terminal can be stably fixed even when an external impact or vibration is applied. be able to.
In this case, the spring member is interposed between the first fitting portion and the second fitting portion. However, as described in claim 3, the first fitting portion and the second fitting portion are interposed. It is preferable that the first holder and the second holder are connected in a state in which the fitting portion is fitted while holding a predetermined clearance by interposing a spring member therebetween.
[0016]
By maintaining the predetermined clearance in this manner, the elasticity of the spring member can be maximized, and the reaction force of the spring member can provide an appropriate amount between the interior parts of the sensor including the first holder. This is because a pressing force can be applied to maintain a stable fixed state in the casing. In addition, when an impact force in the axial direction is applied, the impact force can be absorbed by the elasticity of the spring member due to the clearance, which is preferable from the viewpoint of protecting the interior parts.
[0017]
As a more specific configuration, for example, as described in claim 4, the first holder has a flange portion protruding outward from the upper portion of the main body. A first fitting part may be formed, and the end face of the second holder of the second holder may be held on the end face of the flange part on the second holder side via the spring member.
[0018]
According to such a configuration, the main body of the first holder can be made small (that is, light), while a predetermined pressure receiving area can be secured by the collar portion.
In this case, the flange portion is not simply projected perpendicularly to the main body, but the lower end portion of the flange portion is tapered toward the main body of the first holder as described in claim 5. Is good.
[0019]
According to such a configuration, the cross-sectional area of the flange portion can be increased, and sufficient strength to support the stress caused by the spring member can be ensured.
By the way, the structure which hold | maintains a connector terminal stably in the axial direction is also realizable by taking the structure which hold | maintains a connector terminal with a 1st holder and a 2nd holder as mentioned above.
[0020]
For example, as described in claim 6, a connecting portion for connecting the element contact portion and the connector connecting portion to the connector terminal is formed, and the locking portion provided in the connecting portion is locked to the upper end surface of the first holder. Thus, while being supported by the first holder, the connecting portion is accommodated by the accommodating portion provided in the second holder, and the movement to the second holder side can be prevented.
[0021]
According to such a configuration, the connector terminal is held in the axial direction in such a manner that the connector terminal is sandwiched between the first holder and the second holder at the connecting portion. For this reason, the connector terminal does not shift to the detection element side due to the pressing force of the external connector, and when the external connector is removed, the connector terminal is pulled by the external connector and dropped. Does not occur. As a result, the connector terminal is stably held in the casing.
[0022]
As a means for fixing the detection element to the casing, as described in claim 7, a sleeve for inserting and holding the detection element is used, and the detection element is fixed to the casing by fixing the sleeve to the casing. A way to do this is considered. In such a type of sensor, when the first holder is fixed so as to be pressed against the sleeve by the elastic force of the spring member, the fixing force of the first holder to the casing increases, and even when vibration is applied to the sensor, the first holder The inertial force of the holder can be prevented from being directly applied to the detection element.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In this embodiment, the sensor of the present invention is configured as an oxygen sensor, and FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the oxygen sensor.
[0024]
As shown in the figure, the oxygen sensor 1 includes a plate-shaped detection element 2 having a rectangular cross section, a casing 3 that houses the detection element 2, a fixed detection within the casing 3, and a detection signal that comes into contact with the detection element 2. It consists of a connector portion 10 to be taken out. And, by connecting the external connector 20 provided at the tip of a plurality of lead wires 21 and 22 connected to an external circuit (not shown) to this connector portion 10, a detection signal can be transmitted to the external circuit. Yes.
[0025]
The detection element 2 is formed by laminating a plurality of oxygen concentration cell elements formed in a long plate shape and a plurality of heaters for activating the oxygen concentration cell elements (not shown). A cylindrical support member 4 made of ceramic for locking itself in the casing 3 is externally attached and bonded to the outer periphery near the center in the axial direction. A detection unit 2a that detects the gas component to be measured by being exposed to the gas to be measured is provided on the lower end side of the detection element 2, and an oxygen concentration cell generated in the detection unit 2a is provided on the side surface on the upper end side. A plurality (four in this embodiment) of electrode terminals 2b for pulling out electromotive force or supplying power to the heater are attached (see FIG. 2).
[0026]
The casing 3 includes a metal shell 7 and an outer cylinder 8 provided on the metal shell 7. The connector portion 10 is accommodated in an internal space formed between the metal shell 7 and the outer cylinder 8.
The metal shell 7 fixes the oxygen sensor 1 to an attachment portion such as an exhaust pipe, and the detection element 2 with the support member 4 attached thereto, a filling member 5 made of talc powder, and the filling member 5 via a packing 6a. The sleeve 6b and the like to be pressed are accommodated inside. That is, the metal shell 7 has a stepped portion 7a projecting inwardly on the inner periphery of the cylindrical main body tip side, and supports the detection element 2 from below by locking the support member 4 to the stepped portion 7a. ing. Then, after the filling member 5 is disposed between the inner peripheral surface of the metal shell 7 on the upper side of the support member 4 and the outer peripheral surface of the detection element 2, a ring-shaped packing 6 a and a cylinder are disposed on the rear side of the filling member 5. The sleeve 6b is locked from above by inserting a cylindrical sleeve 6b coaxially and caulking the upper end 7b of the metallic shell 7 inward (downward) from that state. At this time, the detection element 2 and the metal shell 7 are firmly fixed by the elasticity of the filling member 5 that has received the caulking force (compression force).
[0027]
Further, a metal double protector 9a, 9b having a plurality of holes is attached to the outer periphery of the front end side (downward in the drawing) of the metal shell 7 by covering the detection portion 2a of the detection element 2 and welding. Yes.
Next, the configuration around the connector 10 that is the main part of the oxygen sensor 1 will be described in detail with reference to FIG.
[0028]
As shown in the figure, the connector portion 10 includes four connector terminals 30 that are in contact with the electrode terminals 2b of the detection element 2, and a first portion that is held in the casing 3 while holding these connector terminals 30 in a non-contact state. The first holder 40 is connected to the upper ends of the first holder 40 via a corrugated washer 60 (spring member), and is hermetically fixed to the outer cylinder 8 via an O-ring 71. The second holder 50 is inserted and held.
[0029]
First, the configuration of the connector terminal 30 will be described with reference to FIG.
2A is a front view of the connector terminal 30, and FIG. 2B is a side view thereof.
The connector terminal 30 is formed into a long-axis plate shape by bending a long thin plate-like stainless steel plate or corrosion-resistant heat-resistant superalloy plate that can retain elasticity (spring elasticity) even when repeatedly exposed to high temperatures, for example. Has been. As shown in FIG. 2A, the connector terminal 30 is a connector connected to an element contact portion 31 for elastically contacting the electrode terminal 2b of the detection element 2 and a female terminal described later of the external connector 20. A pair of claw-shaped locking portions 33a protrude from both side surfaces of the connecting portion 33 that has the connecting portion 32 and connects them.
[0030]
The element contact portion 31 extends substantially parallel to the connector connection portion 32, and is bent by a predetermined amount at one end thereof and connected to the connection portion 33. The element contact portion 31 includes a flat contact portion 31a that contacts the wall surface of the first holder 40, a flat contact portion 31b that is arranged in parallel to the contact portion 31a and contacts the electrode terminal 2b, and an abutment. It consists of a corrugated spring part 31c interposed between the part 31a and the contact part 31b and extending along the contact part 31b. The contact part 31a and the spring part 31c are connected to each other via a bent part 31d formed at the lower part of the connector terminal 30, and the contact part 31b and the spring part 31c are connected to the upper end of the contact part 31b. Are connected to each other via the bent portion 31e. Further, the spring portion 31c is in contact with the contact portion 31b or the contact portion 31a at several points at the apex of the wavy portion. Furthermore, a locking portion 31f is formed at the lower end of the contact portion 31b. The locking portion 31f extends in the direction of the first holder 40, bends upward in the middle of the contact portion 31b, and extends parallel to the contact portion 31a.
[0031]
Next, the structure of the 1st holder 40 is demonstrated in detail based on FIG. 4A is a plan view of the first holder 40, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line BB.
The first holder 40 has a cylindrical main body 41, and a flange 42 projects from the upper outer peripheral surface of the main body 41. In order to reinforce the strength of the flange portion 42, the lower portion has a tapered shape whose diameter is reduced downward, and is smoothly connected to the main body 41. A convex fitting portion 40 a for fitting with the second holder 50 is formed by the upper end shape of the first holder 40.
[0032]
Further, a rectangular accommodating portion 43 for accommodating the upper end portion of the detection element 2 from below is formed in the main body 41 so as to open downward. Further, four rectangular insertion holes 44 through which the connector connecting portions 32 of the four connector terminals 30 are inserted are formed in the upper end wall of the main body 41 and communicated with the accommodating portion 43.
[0033]
Further, the lower portion of the main body 41 has a step shape, and four stepped angular grooves 45 are provided at predetermined positions of the step portion. As a result, a locking wall 46 for locking the element contact portion 31 of the connector terminal 30 is formed between the stepped square groove 45 and the housing portion 43.
[0034]
In addition, at the center of each of the four side walls of the accommodating portion 43, partition portions 47 that project inward and extend in the vertical direction are provided, respectively, and the adjacent connector terminals 30 are short-circuited by the partition portions 47. It is to be prevented.
Next, the structure of the 2nd holder 50 is demonstrated in detail based on FIG. FIG. 4A is a plan view of the second holder 50, FIG. 4B is a sectional view taken along the line CC, and FIG. 4C is a bottom view thereof.
[0035]
The second holder 50 has a bottomed cylindrical main body 51, and four rectangular insertion holes 53 for inserting the connector connection portions 32 of the four connector terminals 30 are formed in the bottom portion 52. Yes. The rectangular insertion hole 53 has a cross section having a size substantially equal to that of the connector connection portion 32 at the upper portion thereof, but the lower portion from the center thereof is expanded through a tapered surface 53a and accommodates the locking portion 33a of the connector terminal 30. The accommodating part 53b is formed.
[0036]
Further, a ring-shaped groove 54 for mounting an O-ring 71 described later is formed in the circumferential direction in the center of the outer surface of the bottom 52, and a seal member 73 described later is provided at the upper peripheral edge of the bottom 52. A ring-shaped fitting groove 55 for fitting and mounting is formed.
Further, a circular concave fitting portion 50 a is formed on the lower end surface of the bottom portion 52. The concave fitting portion 50 a can be fitted with the convex fitting portion 40 a of the first holder 40.
[0037]
Next, the assembly process of the main part of the oxygen sensor 1 will be described with reference to FIGS.
First, the connector terminal 30 formed as described above is assembled to the first holder 40. That is, as shown in FIG. 6A, the connector terminal 30 is inserted into the accommodating portion 43 of the first holder 40 from below, and the distal end portion of the connector connecting portion 32 is inserted into the rectangular insertion hole 44 of the first holder 40. Then, the connector terminal 30 is gradually inserted.
[0038]
At this time, the pair of locking portions 33a of the connector terminal 30 are inserted from a state protruding outward as shown in FIG. 5 (a), but when contacting the locking wall 46 of the first holder 40, As shown in FIG. 5B, the locking portion 33a on the locking wall 46 side is pushed inward by its elasticity. Further, when the engaging portion 33a is inserted further into the rectangular insertion hole 44, the opposite engaging portion 33a is also pushed inward by its elasticity. At this time, the locking wall 46 of the first holder 40 is gradually interposed between the contact portion 31a of the element contact portion 31 and the locking portion 31f (FIG. 3C).
[0039]
Then, when the locking portion 33a passes through the rectangular insertion hole 44 and comes out to the upper end surface of the first holder 40, the locking portion 33a is elastically restored and opened, and its tip is caught by the upper end surface of the first holder 40 (same as above). (D). At this time, since the leading end of the locking wall 46 is simultaneously locked by the locking portion 31f, the connector terminal 30 is connected to the first holder 40 in the form of sandwiching the first holder 40 vertically by the locking portion 33a and the element contact portion 31. Fixed to one holder 40.
[0040]
Then, when all the connector terminals 30 are assembled to the first holder 40 in this way to form a terminal unit, the terminal unit is connected to the detection element 2.
That is, as shown by an arrow in FIG. 7A, this terminal unit is connected from above to the detection element 2 fixed to the metal shell 7 in advance. At this time, the first holder 40 of the terminal unit is placed on the upper surface of the sleeve 6b, thereby being fixed at a fixed position with respect to the detection element 2, and the element contact portion 31 is also in contact with the electrode terminal 2b. (Fig. 5B).
[0041]
Further, since the outward displacement of the spring portion 31c is prevented by the locking wall 46 of the first holder 40, the biasing force toward the detection element 2 by the spring portion 31c can be strongly held, and the contact portion A stable contact state between 31b and the electrode terminal 2b can be maintained.
[0042]
From this state, the second holder 50 fitted with the O-ring 71 is fitted to the first holder 40 in a state where the corrugated washer 60 is disposed on the upper surface of the flange portion 42 of the first holder 40 ((c) in the figure). ).
The corrugated washer 60 has a ring-shaped main body as shown in FIG. And as the enlarged view of the DD section is shown in the figure (b), it is formed in the wave shape along the circumferential direction, and has a predetermined elastic force in the thickness direction. This thickness t is set to such a thickness that a predetermined clearance CR can be held between the first holder 40 and the second holder 50 when the outer cylinder 8 is assembled as shown in FIG. Yes. For this reason, the elasticity of the corrugated washer 60 can be pulled out to the maximum, and an appropriate pressing force is applied between the interior parts of the oxygen sensor 1 such as the first holder 40 by the reaction force. It is possible to maintain a stable fixed state. In addition, when an axial impact force is applied to the oxygen sensor 1, the impact force can be absorbed by the elasticity of the corrugated washer 60 by the clearance CR.
[0043]
Moreover, the convex fitting part 40a of this 1st holder 40 and the concave fitting part 50a of the 2nd holder 50 fit elastically in this way, and the 1st holder 40 by the 2nd holder 50 of this is. The lateral support force can be increased, and the first holder 40 and thus the connector terminal 30 can be kept in a stable fixed state even when an external impact or vibration is applied.
[0044]
At this time, the locking portions 33a of the connector terminals 30 are housed in the housing portions 53b of the second holder 50. However, in the connector terminal 30, the locking portions 33a are caught by the upper end surface of the first holder 40. Thus, the displacement toward the detection element 2 side is prevented, while the taper surface 53a prevents the movement toward the external connector 20 side. For this reason, the connector terminal 30 does not shift to the detection element 2 side due to the pressing force of the external connector 20 to be described below, and when the external connector 20 is removed, the connector terminal 30 is dragged by the external connector 20. There is no problem of the terminal 30 dropping off. As a result, the connector terminal 30 is stably held in the casing 3.
[0045]
In addition, a ring-shaped rubber seal member 73 is fitted and mounted in the fitting groove 55 inside the second holder 50 in preparation for the connection of the external connector 20 described later. Further, a pair of slits 56 (see FIG. 8) is formed in the upper side wall of the second holder 50, and a U-shaped presser pin 75 described later is fitted and mounted.
[0046]
Then, the cylindrical outer cylinder 8 is covered from above in this state (FIG. 7 (d)). The outer cylinder 8 has an inner diameter that is substantially the same as the outer diameter of the second holder 50, so that the O-ring 71 interposed between the outer cylinder 8 and the second holder 50 can prevent moisture from entering from above. It has become. Further, a flange portion 8a extending inward by a predetermined amount is formed at the upper end edge of the outer cylinder 8, and the upper end edge of the second holder 50 can be pressed downward by this flange portion 8a. That is, the lower part of the outer cylinder 8 is joined to the metal shell 7 by laser welding in a state where a predetermined pressing force is applied from the outer cylinder 8 to the second holder 50. As a result, this pressing force is transmitted to the interior parts such as the first holder 40 through the second holder 50 and the corrugated washer 60, and stable fixing in the casing 3 is realized.
[0047]
Then, with the oxygen sensor 1 assembled in this manner, the external connector 20 is connected to the connector portion 10 as shown in FIG.
The external connector 20 has a stepped circle whose upper portion (large diameter portion) has substantially the same outer diameter as that of the outer cylinder 8 and whose lower portion (small diameter portion) has substantially the same outer diameter as the inner diameter of the second holder 50. Form a column. Then, female external connector terminals 24 are respectively disposed in the four axial through holes 23 provided at positions corresponding to the connector connecting portions 32. The external connector terminal 24 is formed into a cylindrical shape by bending a stainless steel plate, a corrosion-resistant heat-resistant superalloy plate, or the like at several locations, and a pair of external connector terminals 24 for taking out a detection signal of the detection unit 2a to the outside. The lead wires 21 and 22 and a pair of lead wires for supplying power to the heater (arranged on the back side of the lead wires 21 and 22 in the figure) are crimped and joined.
[0048]
An opening 25 opening upward is formed in the large diameter portion of the external connector 20, and a cylindrical seal member 29 made of rubber is disposed in the opening 25.
The seal member 29 is formed with an axial through hole 29a through which the lead wires are inserted, and the lead wires pass through the through hole 29a and are drawn to the outside. Further, the outer diameter surface of the seal member 29 and the inner diameter surface of the through hole 29a are each provided with a concavo-convex shape, and each concavo-convex portion keeps airtightness and the pressing force causes the seal member 29 to be sealed. It is held in the opening 25 itself.
[0049]
Further, the outer diameter of the small-diameter portion of the external connector 20 is slightly smaller than the inner diameter of the second holder 50, and a pair of left and right that can partially fit the presser pin 75 in the central portion of the side wall thereof. A slit 26 is formed. Furthermore, a tapered ridge 27 that is inclined inward is formed along the peripheral edge at the tip of the small diameter portion, thereby facilitating insertion of the connector portion 10 into the second holder 50.
[0050]
When the external connector 20 is connected to the connector portion 10, the external connector 20 is inserted into the second holder 50 while the presser pin 75 is pushed outward. The protrusion 27 hits the seal member 73 and is further pushed in while deforming the seal member 73. Then, when the slit 26 is fitted to the presser pin 75, the external connector 20 is fixed to the connector portion 10. At this time, even if moisture enters from the gap between the external connector 20 and the connector portion 10, the seal member 73 prevents the oxygen sensor 1 from entering the inside.
[0051]
As described above, in the oxygen sensor 1 of the present embodiment, since the connector unit 10 includes the first holder 40 and the second holder 50, when connecting the connector terminal 30 to the detection element 2, A light terminal unit constituted by assembling the connector terminal 30 only on the first holder 40 can be connected to the detection element 2 so that the connector terminal 30 and the electrode terminal 2b can be brought into contact with each other. For this reason, the load applied to the detection element 2 at the time of contact can be reduced, and deformation of the detection element 2 at the time of contact or damage to the contact portion can be effectively prevented.
[0052]
From this state, the second holder 50 can be assembled to the first holder 40 via the corrugated washer 60 and the second holder 50 can be airtightly fixed to the casing 3. For this reason, the connector terminal 30 hold | maintained at this 2nd holder 50 can be stably hold | maintained to a predetermined position by the stable fixed state with respect to the casing 3 of the 2nd holder 50 at least. Further, the elastic reaction force of the corrugated washer 60 can apply an appropriate pressing force between the interior parts of the oxygen sensor 1 including the first holder 40, and can maintain a stable fixed state in the casing 3. .
[0053]
Further, since the attachment of the detection element 2 to the metal shell 7 and the electrical connection of the connector terminal 30 to the detection element 2 are performed in separate steps, the detection element 2 is accurately placed at a predetermined position of the metal shell 7. It can be mounted well, and the characteristics of the sensor can be kept constant.
[0054]
As mentioned above, although the Example of this invention was described, it cannot be overemphasized that embodiment of this invention can take various forms, as long as it belongs to the technical scope of this invention, without being limited to the said Example at all. Nor.
For example, in the above-described embodiment, the example in which the connector terminal 30 is formed in a plate shape as a whole has been shown.
[0055]
In the above embodiment, an example in which the sensor of the present invention is applied to an oxygen sensor has been described. However, as long as the sensor has a similar configuration, it can be applied to other gas sensors, temperature sensors, flow sensors, and the like. Of course there is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an overall configuration of a sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of a main part of a sensor according to an embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a connector terminal according to an embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a first holder according to an embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a second holder according to the embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a sensor assembly process according to an embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a sensor assembly process according to an embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a sensor assembly process according to an embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a corrugated washer according to an embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxygen sensor, 2 ... Detection element, 2b ... Electrode terminal,
3 ... casing, 6 ... sleeve, 7 ... metal shell,
8 ... outer cylinder, 10 ... connector, 20 ... external connector,
30 ... Connector terminal, 31 ... Element contact part, 31a ... Contact part,
31b ... contact part, 31c ... spring part, 31f ... locking part,
32 ... Connector connection part, 33 ... Connecting part, 33a ... Locking part,
40 ... first holder, 50 ... second holder

Claims

A plate-like detection element having a detection unit on one end side and a plurality of electrode terminals formed on the side surface on the other end side for extracting a detection signal of the detection unit;
A casing that houses the other end of the detection element inside and holds the detection unit exposed to a measurement object, and
The casing is a sensor having a connector portion connected to an external connector detachably connected to the casing for transmitting the detection signal to an external circuit,
The connector part is
A plurality of connector terminals having an element contact portion elastically contacting the electrode terminal and a connector connecting portion connected to the external connector;
It is arranged so as to cover the periphery of the end portion of the detection element on the side where the electrode terminals are formed, and has a through hole through which the plurality of connector terminals penetrates, and holds each connector terminal in a non-contact state, A first holder for interposing an element contact portion of the connector terminal with the detection element;
It is connected to the first holder via a spring member, and is hermetically fixed to the casing. The connector connecting portions of the connector terminals are inserted into and exposed through insertion holes formed in the first holder, and the first holder is held. A second holder that,
A sensor comprising:

A convex or concave first fitting portion is formed on the connection surface of the first holder with the second holder, while the first fitting is formed on the connection surface of the second holder with the first holder. A concave or convex second fitting part that can be fitted with the joint part is formed,
The sensor according to claim 1, wherein the second holder is connected to the first holder in a state where the first fitting portion and the second fitting portion are fitted.

The first holder and the second holder in a state where the first fitting portion and the second fitting portion are fitted while holding a predetermined clearance by interposing the spring member therebetween. The sensors according to claim 2, wherein the sensors are connected to each other.

The first holder has a flange projecting outwardly at the top of the main body, the first fitting portion is formed by the flange and the upper end of the main body, and the second holder of the flange The sensor according to claim 3, wherein a pressing force is applied to an end surface of the second holder from an end surface of the second fitting portion of the second holder via the spring member.

The sensor according to claim 4, wherein a lower end portion of the flange portion is formed in a tapered shape toward the main body of the first holder.

The connector terminal has a connecting portion for connecting the element contact portion and the connector connecting portion,
The connector terminal is supported by the first holder by a locking portion provided at the connecting portion being locked to the upper end surface of the first holder, while a receiving portion provided at the second holder. The sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the connecting portion is accommodated so as to be prevented from moving toward the second holder.

The detection element is fixed in the insertion hole of the sleeve having an insertion hole in the center,
The sleeve is fixed to the casing, and the detection element is fixed to the casing;
The sensor according to claim 3, wherein the first holder is pressed against the sleeve by the spring member.