JP5170903B2 - センサユニット - Google Patents

Description

本発明は、センサユニットに関し、詳しくは、保護用のキャップ内にリード線付き端子金具を組付けてなる、キャップ付き端子金具を備えるセンサユニットに関する。

図１６は、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を測定するガスセンサ１０１に、図示右上の外部出力用のリード線（コード）８１が接続されたセンサユニットを示す断面図である。このセンサユニットを構成するガスセンサ１０１は、筒状の主体金具１０２内に固体電解質からなる有底筒状（コップ形状）をなす検出素子１０３を保持させ、素子の外面に形成した電極層を排気ガスに接触させ、その内面に形成した電極層を基準酸素ガス（大気）に接触させて、その内外の酸素濃度差に対応して起電力を生じさせ、それに基づく出力信号から酸素濃度を検知、測定する構成を有している。このセンサ１０１は、主体金具１０２の下部外周のネジ１０５を介して排気管Ｈに取り付けられてその用に供される。

このようなセンサユニットは、ガスセンサ（以下、単にセンサともいう）１０１における外部出力用端子１３１に、センサとは別個に組立てられた保護用のキャップ付きの端子金具（以下、キャップ付き端子金具）１におけるその端子金具３０が電気的に接続された構成を有している。同図においては、ガスセンサ１０１の図示上方における絶縁材製の筒状部１１０に、絶縁材（例えばゴム）からなる保護用のキャップ（以下、単にキャップとも言う）２が被せられて、同キャップ２内に組付けられた端子金具３０が、センサ１０１における外部出力用端子１３１に接続され、リード線８１を介して出力信号を外部に出力するように構成されている。同図においては、センサ１０１の同筒状部１１０内に配置されている外部出力用端子１３１におけるソケット端子部１３３内に対し、リード線８１の先端に取付けられた端子金具３０における外部出力用端子接続部位３３を挿入し、その両端子相互間を圧接させることで電気的接続を確保するように構成されている（特許文献１）。

図１７は、このようなセンサ１０１の外部出力用端子１３１に接続される前のキャップ付き端子金具１を示した断面図である。このものは、図１７に示したように、キャップ２と、その内部に組付けられた端子金具３０と、その端子金具３０に接続されたリード線８１とから構成されている。このうち、キャップ２は、通常、ゴムからなり、同図のものでは概略Ｔ字形の管継手形態を呈しており、図示上下に延びる縦筒部３と、その上端において同図の左右の各横方に延びる右横筒部５と左横筒部７とを有している。また、縦筒部３の内部は、図示下方のキャップ口（開口）９に向けて上下に延びる内部主空間１０を同軸状に有している。他方、端子金具３０は、センサの外部出力用端子１３１をなすソケット端子部１３３内に挿入されて接続されるように筒状に形成された外部出力用端子接続部位３３と、リード線８１が接続されるリード線接続部位（圧着部）５３とを備えており、例えば金属薄板（ステンレス鋼製薄板）から一体で形成されている。

この様な端子金具３０は、キャップ２の内部に図示のように、外部出力用端子接続部位３３の先端（図示下端）をキャップ口９に向けてその内部主空間１０内において同軸状に位置決め配置されて組付けられている。なお、同図の端子金具３０は、外部出力用端子接続部位３３の基部（キャップ口９より空間の奥に位置する部位）に、その基部と同心状で相対的に大径をなす環状スカート部３７を、環状板部３５を介して折り返し状に有している。このような端子金具３０は、環状スカート部３７の外周面をキャップ２の内周面にて締め付けるか、拘束する形で、しかも、環状板部３５をキャップ２の内部主空間１０の奥の天井部１９に押付けるようにして位置決め保持されている。また、同図においては、キャップ２の右側部に向けて設けられた右横筒部５内に、端子金具３０を構成するリード線接続部位５３を配置させており、同右横筒部５の端部に設けられたリード線用開口から、リード線接続部位５３に圧着で接続されたリード線８１が外部に引き出されている。

特開２００５−１０１５６号公報

ところで、図１７に示したように、キャップ２内にリード線付きの端子金具３０を組付けるためには、従来、その構成上、次のような手順（１）〜（３）により、その組付け作業が行われていた（図１８参照）。
（１）図１８の左図Ａに示したように、キャップ２の外側部（右横筒部５）の端のリード線用開口から、キャップ２内にリード線８１の先端を挿入し（差込み）、そのリード線８１や同キャップ２を適宜に変形させたりして、その先端（芯線部）を把持して引き出し、キャップ口９から外部にその先端寄り部位を適量突出させる。
（２）図１８の右図Ｂに示したように、キャップ口９から適量引張り出したリード線８１の先端に、端子金具３０におけるリード線接続部位５３を圧着（カシメ）により接続する。
（３）キャップ２のリード線用開口から外部に延びているリード線８１の部位を、前記の手順（１）とは逆方向に引張る（引き戻す）ようにしつつ、端子金具３０をキャップ口９からキャップ２内の奥に押込むようにして、キャップ２内の正規位置（所定位置）に配置する。これにより、外部出力用端子接続部位３３はキャップ内の正規位置に位置決めされ、リード線接続部位５３も正規位置に配置され、リード線８１はリード線用開口から外部に引き出されて、各部品が組付けられる。

すなわち、図１７に示したようなキャップ付き端子金具１を得るためには、前記したような工程が必要となり、キャップ２に対する他の構成部品の組付け作業が複雑であるといった問題があった。とくに、このリード線８１の引き戻し工程では、ゴムの変形を利用してキャップ２を微妙に変形させながら、端子金具３０におけるリード線接続部位５３や外部出力用端子接続部位３３がキャップ２内において正規位置に配置されるようにする必要がある。このように、従来はその組付け作業が複雑となることから、主として手作業での組付け作業を余儀なくされており、したがって、その組付けの簡易、迅速化が図られないという問題があった。また、作業内容が複雑となるため、その組付け工程の自動化（自動機による組み立）は容易でないといった問題もあった。このため、結果として、センサユニットのコスト低減が図られないという問題となっていた。

本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたもので、リード線付き端子金具を保護用のキャップ内へ組付ける作業の簡易、迅速化が図られるようにし、その組付けコスト、さらにセンサユニットのコストの低減を図ることをその目的とする。

前記課題を解決するため請求項１に記載の本発明は次の通りである。
有底筒状をなす検出素子と、その検出素子に接続され、出力信号を外部に出力するための外部出力用端子と、を有するセンサと、
保護用のキャップ内にリード線付き端子金具を組付けてなるキャップ付き端子金具であって、リード線の端部に接続された端子金具が、キャップ口から前記キャップ内に挿入された前記外部出力用端子に接続可能に組付けられていると共に、そのリード線が該キャップに設けられたリード線用開口から外部に引き出されてなるキャップ付き端子金具と、を備えたセンサユニットにおいて、
前記キャップ付き端子金具は、該キャップ内に組付けられる前の端子金具を、前記外部出力用端子に接続される外部出力用端子接続部位を有する第１端子と、リード線の端部に接続されるリード線接続部位を有する第２端子とに分割しておき、
第１端子は前記キャップ口から、前記リード線接続部位にリード線を接続した第２端子は前記リード線用開口から、それぞれ挿入されてキャップ内の正規位置に配置され得ると共に、第１、第２の両端子が電気的に接続され得るように、第１、第２の各端子の双方に端子間接続部位が設けられており、
第１、第２の両端子が、キャップ内の正規位置に配置される際に、各端子に設けられた前記端子間接続部位を介して電気的に接続されて前記端子金具としてキャップ内に組付けられる構成を有していることを特徴とする。

請求項２の本発明は、請求項１において、
第１端子が前記キャップ口からキャップ内の正規位置に配置された後で、第２端子が前記リード線用開口からキャップ内の正規位置に配置される際に、各端子に設けられた前記端子間接続部位を介して電気的に接続されて前記端子金具としてキャップ内に組付けられる構成を有していることを特徴とするセンサユニットである。

請求項３の本発明は、請求項１又は２において、
第１端子の前記端子間接続部位は凹となす嵌合部であり、第２端子の前記端子間接続部位は凸となす嵌合部であり、両端子間接続部位は、この両嵌合部が相互に嵌合して接続される構成を有していることを特徴とするセンサユニット。

請求項４に記載の本発明は次の通りである。
有底筒状をなす検出素子と、その検出素子に接続され、出力信号を外部に出力するための外部出力用端子と、を有するセンサと、
保護用のキャップ内にリード線付き端子金具を組付けてなるキャップ付き端子金具であって、リード線の端部に接続された端子金具が、キャップ口から前記キャップ内に挿入された前記外部出力用端子に接続可能に組付けられていると共に、そのリード線が該キャップに設けられたリード線用開口から外部に引き出されてなるキャップ付き端子金具と、を備えたセンサユニットにおいて、
前記キャップ付き端子金具は、該キャップ内に組付けられる前の端子金具を、前記外部出力用端子に接続される外部出力用端子接続部位を有する第１端子と、リード線の端部に接続されるリード線接続部位を有する第２端子とに分割しておき、
第１端子は前記キャップ口から、前記リード線接続部位にリード線を接続した第２端子は前記リード線用開口から、それぞれ挿入されてキャップ内の正規位置に配置され得ると共に、その配置工程後において、第１、第２の両端子が溶接により接続され得るように、第１、第２の各端子の双方に端子間接続部位が設けられており、
第１、第２の両端子が、前記配置工程後において、各端子に設けられた前記端子間接続部位を介して溶接により接続されて前記端子金具としてキャップ内に組付けられる構成を有していることを特徴とするセンサユニット。
請求項５に記載の本発明は、前記溶接がレーザ溶接であることを特徴とする請求項４に記載のセンサユニットである。

請求項１の本発明では、センサユニットを構成するキャップ付き端子金具の上記構成により、キャップ内へ端子金具を組付ける際には、予め２つに分割された第１、第２の各端子をそれぞれキャップ口、リード線用開口から挿入してキャップ内の正規位置に配置する工程のみで、両者の端子間接続部位同士を接続でき、端子金具としてキャップ内に組付けることができる。すなわち、本発明によれば、端子金具の組付け工程においては、２分割された第１、第２の各端子をそれぞれキャップ口、リード線用開口から別個に挿入し、キャップ内の正規位置に配置する工程のみで、端子金具の組付けができるため、その組付けの簡易、迅速化が図られるという極めて優れた効果が得られる。また、このように組付け工程の単純化が図られるため、その工程の自動化も容易となる。さらには、センサユニットとしてのコスト低減も図られる。

本発明では、第１端子又は第２端子のいずれか一方がキャップ内の正規位置に配置された後で、他方がキャップ内の正規位置に配置され、或いは、両端子がキャップ内の正規位置に同時に配置されることで、両端子が各端子に設けられた端子間接続部位を介して電気的に接続（一体化）される構成を有していればよい。ただし、好ましいのは、請求項２に記載の発明のように、第１端子がキャップ内の正規位置に配置された後で、第２端子がキャップ内の正規位置に配置される際に、各端子に設けられた端子間接続部位を介して両端子が接続されるようにした場合である。というのは、リード線用開口はキャップの側部（横方）に設けられるのが普通である。一方、第２端子は、そのリード線接続部位にリード線を接続してリード線用開口からキャップ内に挿入されるものである。したがって、このような第２端子はリード線を接続した状態において、その端子間接続部位も含めて真っ直ぐな棒状（又は直線線状）に形成するのが、その構造の単純化を図るために好ましく、このような第２端子は、第１端子より後で、キャップ内の正規位置に配置するようにするのが、接合構造も簡易となるし、その電気的接続の信頼性も高められるためである。

第１、第２の各端子に設けられた端子間接続部位を介して両端子を電気的に接続する手段としては、端子間接続部位相互が適宜の力で押付けあっているだけでも良いが、その接続の信頼性を高めるため、同接続部位は構造的に互いに嵌合する凹部又は凸部を有するものとしておくのが好ましい。このとき、請求項３の発明のように、第１端子の前記端子間接続部位は凹となす嵌合部であり、第２端子の前記端子間接続部位は凸となす嵌合部としておくとよい。というのは、第２端子はリード線用開口から挿入されるものであり、上記もしたように、その端子間接続部位も含めて真っ直ぐな棒状又は直線線状に形成するのが好ましく、したがって、凸となす嵌合部として形成し易いためである。

なお、第１、第２の各端子に設けられた端子間接続部位を介して電気的に接続する手段としては、前記したように構造的に嵌合し合う構成とするのが好ましいが、請求項４の発明のように、端子間接続部位相互で溶接しても良い。本発明のように、溶接するものでは、第１、第２の各端子のキャップ内への配置においては、両端子の端子間接続部位相互における嵌合や圧入による結合を要しないため、第１、第２の各端子の構造自体の単純化が図られる。なお、溶接は、請求項５に記載の発明のようにレーザ溶接とするのが好ましい。

本発明のセンサユニットを構成するキャップ付き端子金具を具体化した第１実施形態例の断面図。 図１のキャップ付き端子金具を構成するキャップの断面図。 図１の「キャップ付き端子金具」の端子金具を構成する第１端子と第２端子との接続前の拡大斜視図。 図３の第１端子の分解斜視図。 図１においてキャップを除去した（端子金具を取り出した）一部断面図、及びその要部拡大図。 図５におけるＡ−Ａ線で切断した位置から見た第１端子の側面図、及びその要部拡大図。 キャップ内に、第１、第２の各端子を組付ける工程の説明用断面図。 図１のキャップ付き端子金具をガスセンサに取り付けてなるガスセンサユニットの断面図。 第１端子と第２端子の別例における接続前の拡大斜視図。 本発明のセンサユニットを構成する「キャップ付き端子金具」を具体化した第２実施形態例の断面図。 図１０においてキャップを除去した（端子金具を取り出した）一部断面図、及びその要部拡大図。 図１０においてキャップ内に、第１、第２の各端子を組付ける工程の説明用断面図。 図１０のキャップ付き端子金具をガスセンサに取り付けてなるガスセンサユニットの一部省略断面図。 本発明のセンサユニットを構成する「キャップ付き端子金具」を具体化した第３実施形態例の断面図。 図１４においてキャップを除去した（端子金具を取り出した）平面図。 内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を測定するガスセンサに、外部出力用のリード線が接続されたセンサユニットを示す断面図。 従来のキャップ付き端子金具の内部構造を示した断面図。 図１７のキャップ内にリード線付きの端子金具を組付ける手順を説明する図。

（第１実施形態例）
本発明を具体化した第１実施形態例について、図１〜図８に基づいて詳細に説明する。ただし、本形態のセンサユニットを構成するキャップ付き端子金具１は、図８に示したように、キャップ２を上記（図１６参照）したガスセンサ１０１における筒状部１１０の端部に被せて、同キャップ２内に組付けられた端子金具３０を、同筒状部１１０内に設けられた外部出力用端子１３１におけるソケット端子部１３３内に挿入して接続される構造のものと同様のものとして具体化している。

本形態においてキャップ２は、縦断面においては、図１、図２に示したように概略Ｔ字形の管継手形態を呈しており、図示上下に延びる縦筒部３とその上端において、縦筒部３の軸線に対して略直角で同図の左右の各横方に延びる右横筒部５と左横筒部７を有している。このキャップ２のうち、図示上下に延びる縦筒部３の内部は、図示下方のキャップ口（開口）９に向けて上下に延びる内部主空間１０を同軸状に有している。この内部主空間１０は、図８に示したガスセンサ１０１の筒状部１１０の後端寄り部位を収容可能に横断面が例えば円形の柱状に形成されている。ただし、この内部主空間１０をなすキャップ口９寄り部位の内周面は相対的に他より若干拡径されているが、その奥に向かう中間部位には、周方向に環状をなすリップ（凸部）１２が複数（２列）設けられている。この環状のリップ１２は、キャップ２がガスセンサの筒状部の後端に被せられて取付けられた時に、一部が潰されるように変形してその筒状部の外周面に圧接され、シールが保持されるように形成されている。また、２つのリップ１２のうち奥のリップは、キャップ２内に組付けた端子金具３０が内部主空間１０から分離又は脱落するのを防止する作用もなすように形成されている。なお、キャップ２は本例ではフッ素ゴム製とされているが、樹脂製としてもよい。

また、図示、縦筒部３の上端において右横方に延びる右横筒部５の内側は、内部主空間１０の図示上端において、図示右横方向に向かって、横断面が内部主空間１０の円形より小さい円形でトンネル状に横向きに延びる右横向き空孔（トンネル状空孔）１４をなしている。この右横向き空孔（単に横向き空孔ともいう）１４は、後述するようにキャップ２内に組付けられて端子金具３０を構成するリード線接続部位を収容する空間をなしている。そして、この横向き空孔１４の外側向き端にはリード線用開口１６が形成されているが、この開口１６は本例ではトンネル状の横向き空孔１４部分に比べてその内径が縮径されている。こうして、キャップ２の内部は、キャップ口９から図示上に延びる内部主空間１０と、その上端において右横向きに延びる横向き空孔１４を有している。なお、本形態をなすキャップ２は、ガスセンサに用いられるため、縦筒部３の上端において、別に左横方に延びる左横筒部７を備えており、その内側は内部主空間１０の上端寄り部位において図示左横向に延びて外部に連通する横穴（基準ガス取り入れ口）１７が設けられている。この横穴１７は基準ガスをなす大気導入部であり、内部にはフィルタ１８が取り付けられるように形成されている。

次に、キャップ２の内部に組付けられる端子金具３０、及びそれに接続されたリード線８１等について説明する。端子金具３０は、第１端子３１と第２端子５１とからなっており、第１端子３１は外部出力用端子接続部位３３を有し、第２端子５１はリード線８１が接続されるリード線接続部位（圧着部）５３を有している。この両端子３１，５１は図１においてはキャップ２内に組付けられているため一体化（接続）されているが、キャップ２に組付けられる前は、図３に示したように別個の物として分割されている。なお、本例では両端子３１，５１のいずれも、同素材（例えば、ステンレス鋼）からなる金属薄板からプレス加工や曲げ加工等を経て形成されている。

このうち、先ず第１端子３１について説明する。この第１端子３１における外部出力用端子接続部位３３は、本形態では図８に示した、ガスセンサ１０１側の外部出力用端子１３１におけるソケット端子部１３３内に挿入されて接続されるように筒状（円筒状）に形成されている。そして、この筒状の外部出力用端子接続部位３３の上端においては、外径側に円環状に突出するように形成された円環板部３５を有しており、この円環板部３５を介し外部出力用端子接続部位３３の外側において同軸状をなすように折返し状に形成された相対的に大径の環状（円環状）スカート部３７を有している。本例では、このスカート部３７を有する第１端子３１は、図７に示したように、同図の姿勢でキャップ２内にそのキャップ口９から上向きに挿入可能とされ、挿入された際にはキャップ２内のうち、リップ１２の奥にて内部主空間１０をなす内周面にそのスカート部３７の外周面が拘束されるように形成されている。また、外部出力用端子接続部位３３の先端（図示下端）寄り部位には、センサの外部出力用端子１３１のソケット端子部１３３内に内挿されて接続された際に、抜け止状に保持されるように括れ部（縮径部）３４が形成されている。

そして、図４に示すように、本形態では第１端子３１の外部出力用端子接続部位３３の基端部の円環板部３５のうち、第１端子３１の先端を向く面と反対側の面（図示上面）に対し、図示右横向きに延びる横穴３９が別の金属板部材４０から形成されており、この横穴３９の内面が次記する第２端子５１の端子間接続部位５５と接続される端子間接続部位４１をなすように形成されている。すなわち、この横穴３９は、次記する第２端子５１における棒状の端子間接続部位５５を圧入状に嵌合し得、それによって両端子３１，５１を電気的に接続する端子間接続部位４１をなすところであり、凹となす嵌合部である。本例では、図３、図４に示したように、第１端子３１と同素材からなる所定直径（本例では円環板部３５の外径より若干小さい直径）を有する金属平板（円形板）をその１つの半径線方向に沿う形で、その金属平板の片面（図示上面）において横断面が樋部（溝状）４２の形状をなすように膨らみ成形したものからなっている。すなわち、図４に示したように、このような金属板部材４０を、その片面と反対面を介して円環板部３５に同心状にて溶接して、その樋部４２の内側をなす横穴３９の内面が端子間接続部位４１をなすように形成したものである。

なお、このように形成された第１端子３１は、これがキャップ口９から内部主空間１０の奥に向けて、キャップ２の変形を利用して押込まれて挿入され得るように構成されているが、図７に示すように、その挿入時には、樋部４２の外部（図示上部）が内部主空間１０の奥の突き当り部（天井部）１９に当るか、当らなくても、所定位置が保持されるように設定されている。同時に、第１端子３１は、この環状スカート部３７の外周面を、キャップ口９の内周面にて締め付けられるか、拘束される形で、しかも、金属板部材４０又はそれにて形成されている樋部４２の図示上端部をキャップ２の内部主空間１０の天井部１９に押付けられ、又は所定の空隙を介して位置決めされるように設定されている。そして、第１端子３１がキャップ口９から押込まれてその内部に配置される際には、その樋部４２すなわち横穴３９のなす端子間接続部位４１の外側端開口に向けて延びる方向が、キャップ２内の右横向き空孔１４の延びる方向に大方一致したところが、第１端子３１のキャップ２内における正規位置とされるように設定されている。

さて次に第２端子５１について、図１、図３、図５に基づいて説明する。第２端子５１は、リード線８１の端部の芯線部を圧着して接続する圧着部（バレル部）からなるリード線接続部位５３と、このリード線接続部位５３から一体で延びる棒状の端子間接続部位５５とから形成されている。図１、図５においては、リード線接続部位５３は、リード線８１の先端部（一方の端部）の芯線部を包囲し圧着により接続してなる状態を示しており、棒状の端子間接続部位５５と、このリード線８１の先端部を接続してなるリード線接続部位５３とが略同軸で直線状に延びるように形成されている。ただしリード線接続部位５３が棒状の端子間接続部位５５より太めに形成されている。この第２端子５１については、金属薄板をプレス打抜き成形した後、適宜に曲げ成形、或いはプレス成形してリード線接続部位５３と、端子間接続部位５５等を有するように成形されている。なお、端子間接続部位５５は真っ直ぐな棒状をなすように筒状に又は重ね曲げして形成され、第１端子３１における端子間接続部位４１をなす横穴（凹となす嵌合部）３９に圧入状に嵌合されるところであり、本例では凸となす嵌合部をなしていることになる。なお、本例では、リード線８１の先端部を接続してなるリード線接続部位５３の外周には、外周面に間隔をおいて３つのリップ５９を備えたシール用の筒状のゴムパッキン６０が取着されている。

このように形成された第２端子５１は、その先端の棒状の端子間接続部位５５から、キャップ２におけるリード線用開口１６を通してキャップ２内に挿入可能とされている（図７参照）。そして、第１端子３１が正規位置に先に挿入された後で、この第２端子５１がリード線用開口１６から棒状の端子間接続部位５５の先を先端として挿入されることで、その端子間接続部位５５が、第１端子３１における端子間接続部位４１をなす横穴（凹部）３９内にちょうど入り込み、強く押すことで圧入状態で嵌合して両端子が電気的に接続されるように設定されている。なお、この第２端子５１の挿入においては、キャップ２における右横筒部５及びゴムパッキン６０の変形を利用して、そのゴムパッキン６０がリード線用開口１６から押込まれるように形成されている。そして、その挿入後にはゴムパッキン６０が右横向き空孔１４の内周面にて締め付けられてシールが保持されるように設定されている。また、ゴムパッキン６０の外寄り端部は横向き空孔１４のうち、リード線用開口１６の内端にて抜け止状に保持されている。なお、第１端子３１において端子間接続部位４１をなす横穴（凹部）３９を形成している樋部４２の中間部位には、その横穴３９の横断面が小さくなるように外側（図１上側）からノッチ４５が入れられて横穴３９の内面に突起４６が形成されている。そして、第２端子５１における端子間接続部位５５がその横穴３９に押込まれた際には、特にその突起４６の部位において強い圧入が確保される設定とされている。

しかして、本形態において、ゴム製のキャップ２内に端子金具３０として、第１、第２の両端子３１，５１を組付ける際には、図７に２点鎖線で示したように、第１端子３１を、その外部出力用端子接続部位３３の先端がキャップ口９を向くようにその姿勢を保持し、かつ、樋部４２の外側端開口に向けて延びる方向が、キャップ２内の図示、右横向き空孔１４の延びる方向に一致するようにして、キャップ口９から内部主空間１０の奥に向けて押込む。そして、挿入し、キャップ２内の正規位置に配置する（図２、図７参照）。

次に、リード線８１の端部の芯線に、第２端子５１のリード線接続部位５３を接続し、この第２端子５１における端子間接続部位５５を、図７に示したようにして、リード線用開口１６からキャップ２の内部に挿入し、第２端子５１をキャップ２内の正規位置に配置する。この際には、その端子間接続部位５５の先端寄り部位が第１端子３１の端子間接続部位４１をなす樋部４２の横穴（凹となす嵌合部）３９内に臨むようにし、その横穴３９内に押込む。こうすることで、第２端子５１の棒状（凸となす嵌合部）をなす端子間接続部位５５は、第１端子３１における横穴（凹となす嵌合部）３９のなす端子間接続部位４１内に挿入され、その樋部（横穴）４２の内面にて圧入が確保され、両端子３１，５１は電気的に接続される。同時に、第１、第２の両端子３１，５１は端子金具としてキャップ２内に組付けられ、リード線８１はリード線用開口１６から外部に引き出された状態（図１参照）となる。なお、この配置過程では、第２端子５１のリード線接続部位５３及びそれに連なる端子間接続部位５５はキャップ２内に配置される。また、本形態では第２端子５１には、その組付け前にそのリード線接続部位５３の外周面に上記したゴムパッキン６０が取着されているため、リード線用開口１６から挿入される際にはそのリップ５９が変形して挿入され、挿入後にはそのリップ５９が横向き空孔１４の内周面に押付けられて、その間のシールが保持される。

前記したように本形態の組付け構造において、端子金具３０として両端子３１，５１をキャップ２内に組付けるためには、第１端子３１を所定の姿勢を保持しつつ、キャップ口９から内部（図示上方）に挿入してキャップ２内の正規位置に配置する。次いで、リード線８１を接続した第２端子５１における棒状の端子間接続部位５５を、キャップ２の側部のリード線用開口１６からキャップ２内に所定ストローク真っ直ぐ前進するようにして挿入し、第１端子３１の端子間接続部位４１をなす樋部４２内に挿入するようにして、第２端子５１をキャップ２内の所定位置に配置する。こうすることで、両端子３１，５１はその配置工程中において、各端子に設けられた端子間接続部位４１，５５を介して電気的に接続され、端子金具としてキャップ２内に組付けられる。

すなわち、本形態による場合には、端子金具がキャップ２内へのその組付け前には２つに分割されているため、従来のようにリード線８１をリード線用開口１６から挿入した後、引き戻すことを要せず、単に、第１端子３１をキャップ２に対して所定の姿勢で、キャップ口９から上方に向けて押込む工程と、その後において、正規位置に位置決めされた第１端子３１に対し、リード線用開口１６から、リード線８１が接続された第２端子５１を、その端子間接続部位５５から横方に向けて挿入するといった単純な部品の動きで、端子金具３０としてキャップ２内においてその組付けができる。すなわち、その組付け工程における部品の動きを単純化できるため、その組付けの簡易、迅速化が図られる。また、このように組付け工程の単純化が図られるから、その工程の自動化も容易に実現でき、組付けのコストの低減が図られる。

このようなキャップ付き端子金具１は、そのゴム製のキャップ２を、図８に示したように、ガスセンサ１０１における絶縁材製の筒状部１１０の端部に被せる。このとき、本形態では第１端子３１の外部出力用端子接続部位３３は、同筒状部１１０内に配置されたセンサ１０１における外部出力用端子１３１におけるソケット端子部１３３内に挿入され、その外部出力用端子１３１はリード線８１に接続されてガスセンサユニットとなる。なお、このような接続状態では、環状スカート部３７の内側に、筒状部１１０の端部が入り込み、キャップ２の内部主空間１０の内周面に形成されたリップ１２が同筒状部１１０の外周面に押付けられ、シールが保持される。また、本形態では外部出力用端子接続部位３３の先端寄り部位の括れ部３４に、センサ１０１の外部出力用端子１３１におけるソケット端子部１３３内に形成された抜け止片１３５がバネ性により嵌り込んで、センサとの分離防止が図られている。なお、図８のセンサユニットをなすガスセンサ１０１は、図１６に示したのと同様のものである。すなわち、筒状の主体金具１０２内に固体電解質からなる有底筒状（コップ形状）をなす検出素子１０３を保持させ、素子の外面に形成した電極層を排気ガスに接触させ、その内面に形成した電極層を基準酸素ガス（大気）に接触させて、その内外の酸素濃度差に対応して起電力を生じさせ、それに基づく出力信号から酸素濃度を検知、測定する構成を有している。そして、このセンサ１０１は、主体金具１０２の下部外周のネジ１０５を介して排気管に取り付けられてその用に供される。

前記形態では、センサユニットを構成するキャップ付き端子金具１が、第１端子３１を先にキャップ２内に配置した後、第２端子５１をキャップ２内に配置することで、両端子３１，５１を一体的に接続して、端子金具としての組付けを行うようにした組付けとなるもので説明したが、本発明においてはこれに限定されるものではない。例えば第１実施形態例において、第１端子３１における第２端子５１との端子間接続部位を、図９に示した変形例のように、図示上方を開口（開放）する溝６１を有する樋部６２として、これを環状板部３５の上に溶接等により接合しておいても良い。すなわち、この溝６１の内面を第１端子３１の端子間接続部位としておいてもよい。このようにして、第２端子５１の端子間接続部位５５がこの溝６１にて挟まれる構造としておけば、前例と同様、第１端子３１、第２端子５１の順でキャップ２内にそれらを挿入、配置することもできるが、その逆の順での挿入、配置とすることもできる。また、両端子３１，５１をそれぞれ、同時にキャップ２内に挿入、配置することとしても、その接続を確保できる。なお、図９の第１端子３１はその端子間接続部位を除けば、第１実施形態例におけるそれと同じため、同一の部位には同一の符号を付すに止める。以下においても同様とする。

さらに、本発明では、上記のように第１端子３１、第２端子５１の各端子間接続部位が相互に嵌合して電気的接続される構成を有するものとするのが好ましいといえるが、電気的接続が確保される限り、嵌合構造といえないような接続構造として、第１端子、第２端子の各端子間接続部位を接続させるようにしても良い。図示はしないが、両端子の端子間接続部位が相互にバネ性で（弾性）で押付けられているだけでもよい。また、導電性を有する接着剤で、第１端子、第２端子の各端子間接続部位間を接着して接続しても良い。

（第２実施形態例）
次に、センサユニットを構成するキャップ付き端子金具の第２実施形態例について図１０〜図１３に基づいて説明する。ただし、このものも前記形態の変形例とでも言うべきもので、それと本質的相違はない。相違点は、キャップ付き端子金具２０１を構成する第１端子３１の形状及びそれに設けた端子間接続部位４１の構成の他一部である。したがって、その相違点についてのみ説明し、同一部位には同一の符号を付すに止める。すなわち、本例では、第２端子５１の端子間接続部位５５が、第１端子３１の環状スカート部３７に切欠き状に形成された切欠き部３８を通り、筒状をなす外部出力用端子接続部位３３の基部寄り部位に貫通形成された接続穴３６内に押込まれることで、両端子３１，５１間の電気的接続が保持されるようにしたものである。すなわち、本形態例では、第１端子３１をキャップ２内に挿入して正規位置に配置した後、第２端子５１の端子間接続部位５５をリード線用開口１６から挿入することで、両端子が接続される構成とされている。すなわち、第１端子３１をキャップ２内の正規位置に配置した後、第２端子５１の端子間接続部位５５を、第１端子３１の接続穴３６内に圧入状に押込むことで、両端子３１，５１間の電気的接続が保持されるように構成されており、接続穴３６の内面が第１端子３１の端子間接続部位４１をなすように形成されている。なお、図１０等に示したように、第２端子５１の端子間接続部位５５が第１端子３１の端子間接続部位４１に接続される位置が、図１０に示したように、その構成上、外部出力用端子接続部位３３の先端（図示下端）寄りに位置しているため、第１端子３１はその環状板部３５をキャップ２内の内部主空間１０の奥の天井部１９に当接させたところを、図示上下方向の正規位置とされている。

本形態では、その接続穴３６は、その穴の奥、すなわち第２端子５１の端子間接続部位５５が押込まれる先方（奥）に向けて突出する先すぼまり状に形成されており、この接続穴３６に第２端子５１の端子間接続部位５５が押込まれると、その接続穴３６が押し広げられるようにして圧入状態が確保されて電気的に接続されるように形成されている。なお、このような組付け構造の場合には、第１実施形態例の場合と同様、第１端子３１、第２端子５１の順でキャップ２内にそれらを挿入、配置する必要があるが、その一方、第１実施形態例のように別部材からなる樋部を設ける必要がない。このため、第１端子３１の小型化が図られる。ただし、このような組付け構造としたキャップ付き端子金具２０１をガスセンサに接続してセンサユニットとなす際には、図１３に示したように、図８に示したセンサ１０１において、第２端子５１が、筒状部１１０の端部に干渉しないように、その端部に切り欠き１１３を設けておく必要がある。

（第３実施形態例）
次に、センサユニットを構成するキャップ付き端子金具の第３実施形態例のキャップ付き端子金具３０１について、図１４、図１５に基づいて説明する。ただし、このものも第１実施形態例の変形例とでも言うべきものであり、それと次の点が相違するだけである。したがって、その相違点のみ説明し、同一の部位には同一の符号を付すに止める。すなわち、本形態の第１端子３１は、第１実施形態例における第１端子３１において、樋部及びそれを形成している金属板部材４０を除去してなるものに相当する。すなわち、第１端子３１は、第１実施形態例のそれにおいて樋部を形成するため、樋部（溝状）を膨らみ成形した金属板部材４０を円環板部３５に溶接する前の形状のものである。一方、第２端子５１は、第１実施例におけるそれにくらべて端子間接続部位５５が長く延ばされ、しかも、平板状（帯板状）に形成されたもので、第１端子３１をなす円環板部３５を径方向に跨ぐ長さを有するものとしている。しかして、本形態のキャップ付き端子金具３０１は、第１端子３１はキャップ口９から、そして、リード線接続部位５３にリード線８１を接続した第２端子５１はリード線用開口１６から、それぞれ挿入されてキャップ２内の各正規位置に配置され得るように構成されている。

本形態では、このようにして両端子３１，５１をキャップ２内に配置し、この配置において、第１端子３１の円環板部３５の図１４上面に対し、第２端子５１の端子間接続部位５５の図示下面を接するようにする。そして、図１５に示したように、円環板部３５を上から見て、円環板部３５と第２端子５１の端子間接続部位５５とをその適所（例えば２箇所Ｗ）で、例えばレーザ溶接する。すなわち、本形態では、第１端子３１の円環板部３５をその端子間接続部位とし、これに第２端子５１の端子間接続部位５５を重ねてレーザ溶接することで、両端子３１，５１の端子間接続部位を電気的に接続している。本形態では、第２端子５１の端子間接続部位５５が、第１端子３１の端子間接続部位をなす円環板部３５を径方向に跨いで、２箇所で溶接されているがこれは１箇所でも良いし、跨いでいなくとも良い。

本形態では、第１、第２の両端子３１，５１を、キャップ２内の正規位置に配置した後、キャップ口９からレーザ溶接することで、両端子の端子間接続部位を溶接して、１つの端子金具としてキャップ２内への組付けがなされている。本形態では、レーザ溶接工程を要するものの、両端子の配置順はいずれでもよいし、レーザ溶接による接続（接合）としたことから、キャップ内への配置が容易となるし、両端子３１，５１の電気的接続の確実性が高められる。なお、本形態では、レーザ溶接を用いて、両端子３１，５１の端子間接続部位を電気的に接続した場合を例示したが、溶接はこれに限定されるものではなく、例えば抵抗溶接としてもよい。

本発明のセンサユニットを構成するキャップ付き端子金具は、上記した各例のものに限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜に、形状等に変形を加えて具体化できる。すなわち、キャップや端子金具を構成する第１、第２の各端子の形状、さらには、外部出力用端子接続部位、リード線接続部位、さらには端子間接続部位の形状等に適宜に変形を加えて具体化できる。また、キャップ付き端子金具が取り付けられる対象であるセンサは、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を測定するガスセンサに限定されるものではなく、各種のセンサ（空燃比状態、ＮＯｘ濃度の測定用センサ）に広く適用できる。なお、キャップはゴム製のものに限られず、樹脂製のものとしても具体化できる。

１，２０１，３０１ キャップ付き端子金具
２ 保護用のキャップ
９ キャップ口
１６ リード線用開口
３０ 端子金具
３１ 第１端子
３３ 第１端子の外部出力用端子接続部位
４１ 第１端子の端子間接続部位
５１ 第２端子
５３ 第２端子のリード線接続部位
５５ 第２端子の端子間接続部位
８１ リード線
１０１ センサ
１０３ 検出素子
１３１ 外部出力用端子

Claims (5)

1. 有底筒状をなす検出素子と、その検出素子に接続され、出力信号を外部に出力するための外部出力用端子と、を有するセンサと、
   保護用のキャップ内にリード線付き端子金具を組付けてなるキャップ付き端子金具であって、リード線の端部に接続された端子金具が、キャップ口から前記キャップ内に挿入された前記外部出力用端子に接続可能に組付けられていると共に、そのリード線が該キャップに設けられたリード線用開口から外部に引き出されてなるキャップ付き端子金具と、を備えたセンサユニットにおいて、
   前記キャップ付き端子金具は、該キャップ内に組付けられる前の端子金具を、前記外部出力用端子に接続される外部出力用端子接続部位を有する第１端子と、リード線の端部に接続されるリード線接続部位を有する第２端子とに分割しておき、
   第１端子は前記キャップ口から、前記リード線接続部位にリード線を接続した第２端子は前記リード線用開口から、それぞれ挿入されてキャップ内の正規位置に配置され得ると共に、第１、第２の両端子が電気的に接続され得るように、第１、第２の各端子の双方に端子間接続部位が設けられており、
   第１、第２の両端子が、キャップ内の正規位置に配置される際に、各端子に設けられた前記端子間接続部位を介して電気的に接続されて前記端子金具としてキャップ内に組付けられる構成を有していることを特徴とするセンサユニット。
2. 請求項１において、
   第１端子が前記キャップ口からキャップ内の正規位置に配置された後で、第２端子が前記リード線用開口からキャップ内の正規位置に配置される際に、各端子に設けられた前記端子間接続部位を介して電気的に接続されて前記端子金具としてキャップ内に組付けられる構成を有していることを特徴とするセンサユニット。
3. 請求項１又は２において、
   第１端子の前記端子間接続部位は凹となす嵌合部であり、第２端子の前記端子間接続部位は凸となす嵌合部であり、両端子間接続部位は、この両嵌合部が相互に嵌合して接続される構成を有していることを特徴とするセンサユニット。
4. 有底筒状をなす検出素子と、その検出素子に接続され、出力信号を外部に出力するための外部出力用端子と、を有するセンサと、
   保護用のキャップ内にリード線付き端子金具を組付けてなるキャップ付き端子金具であって、リード線の端部に接続された端子金具が、キャップ口から前記キャップ内に挿入された前記外部出力用端子に接続可能に組付けられていると共に、そのリード線が該キャップに設けられたリード線用開口から外部に引き出されてなるキャップ付き端子金具と、を備えたセンサユニットにおいて、
   前記キャップ付き端子金具は、該キャップ内に組付けられる前の端子金具を、前記外部出力用端子に接続される外部出力用端子接続部位を有する第１端子と、リード線の端部に接続されるリード線接続部位を有する第２端子とに分割しておき、
   第１端子は前記キャップ口から、前記リード線接続部位にリード線を接続した第２端子は前記リード線用開口から、それぞれ挿入されてキャップ内の正規位置に配置され得ると共に、その配置工程後において、第１、第２の両端子が溶接により接続され得るように、第１、第２の各端子の双方に端子間接続部位が設けられており、
   第１、第２の両端子が、前記配置工程後において、各端子に設けられた前記端子間接続部位を介して溶接により接続されて前記端子金具としてキャップ内に組付けられる構成を有していることを特徴とするセンサユニット。
5. 前記溶接がレーザ溶接であることを特徴とする請求項４に記載のセンサユニット。

Images