JP5639030B2 - Sensor - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガスなどの被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するための酸素センサやNOxセンサ、HCセンサといったガスセンサ、或いは被測定ガスの温度を検出するための温度センサなどのように、測定対象検出用のセンサ素子を備えてなるセンサに関する。 The present invention is a gas sensor such as an oxygen sensor, a NOx sensor, or an HC sensor for detecting a specific gas concentration in a measured gas such as exhaust gas, or a temperature sensor for detecting the temperature of the measured gas. The present invention relates to a sensor including a sensor element for detecting a measurement object.
従来より、ガスセンサ素子、或いは温度センサの感温素子のように、軸線方向に延びる長寸の板状、或いは棒状をなす各種のセンサ素子(以下、単に素子ともいう)を用いた各種のセンサがある。このようなセンサ(例えば酸素センサ)は、例えばエンジンの排気ガス管に取付けるためのネジ部を備えて筒状に形成された金具本体(主体金具)を有している。このものでは、内部にセンサ素子をその先端側の検出部を金具本体の先端から突出させている。そして、その素子は、後端寄り部位を金具本体の後端側から突出させるようにして同本体に固定されている。このような素子は、金具本体、又はその後方に同軸状に固定された筒状体(金属製カバー)内に配置されている。このようなセンサでは、通常、その素子の後端寄り部位において対向する(腹背の位置関係にある)両表面に、検出出力の取り出し用の電極端子や、素子に形成されたヒーターへの通電用などの電極端子を含めた複数の電極端子(以下、単に電極とも言う)を、例えば素子の幅方向(横方向)に絶縁間隔をおいて備えている。 Conventionally, various sensors using various sensor elements (hereinafter also simply referred to as elements) having a long plate shape or a rod shape extending in the axial direction, such as gas sensor elements or temperature sensor elements of temperature sensors, have been used. is there. Such a sensor (for example, an oxygen sensor) has, for example, a metal fitting body (main metal fitting) that is formed in a cylindrical shape with a screw portion that is attached to an exhaust gas pipe of an engine. In this device, the sensor element is protruded from the front end of the metal fitting body at the front end side of the sensor element. The element is fixed to the main body so that the rear end portion protrudes from the rear end side of the metal fitting main body. Such an element is arranged in a metal fitting body or a cylindrical body (metal cover) fixed coaxially behind the metal fitting body. In such a sensor, normally, the electrode terminals for taking out the detection output and the heaters formed on the elements are energized on both surfaces facing each other at the rear end portion of the element (in the abdominal position). A plurality of electrode terminals including the electrode terminals (hereinafter also simply referred to as electrodes) are provided, for example, with an insulation interval in the width direction (lateral direction) of the element.
これらの各電極端子と、センサの外部に引き出されるリード線の先端に接続された端子金具とは電気的に接続されているが、このような端子接続構造としては、従来、次のようなものが知られている。すなわち、筒状に形成された絶縁部材の内部に、相互に絶縁間隔が保持され、かつ対向配置で組み付けられた各端子金具における圧接部相互間に、素子の後端寄り部位を圧入し、その素子の電極端子にその圧接部を自身のバネ性で圧接させるというものである。すなわち、このような絶縁部材(セパレータともいわれる)内において端子金具相互間の電気的接続を確保すると共に、端子金具を包囲する絶縁部材を用いることにより、端子金具と筒状体(金属製カバー)等との間における電気的な絶縁を確保するというものである。しかし、このものでは、その圧入時には、端子金具の圧接部にて素子の電極端子(以下、電極とも言う)が強く擦られる形となる。このため、電極端子がメタライズ層からなるものでは、それが削られることになるため、電気的接合が不安定となったり、その圧入時の抵抗(圧入抵抗)により素子が折れるなどの損傷を受けることがあった。 Each of these electrode terminals and the terminal fitting connected to the tip of the lead wire drawn out of the sensor are electrically connected. Conventionally, such a terminal connection structure is as follows. It has been known. That is, a portion near the rear end of the element is press-fitted between the press contact portions of the respective terminal fittings that are held in the insulating member formed in a cylindrical shape and are held in an opposing arrangement. The pressure contact portion is brought into pressure contact with the electrode terminal of the element by its own spring property. That is, in such an insulating member (also referred to as a separator), the terminal metal and the cylindrical body (metal cover) are secured by using an insulating member that surrounds the terminal metal as well as ensuring electrical connection between the terminal metal parts. And so on, to ensure electrical insulation. However, in this case, at the time of the press-fitting, the electrode terminal (hereinafter also referred to as an electrode) of the element is strongly rubbed at the press-contact portion of the terminal fitting. For this reason, if the electrode terminal is made of a metallized layer, it will be scraped off, resulting in unstable electrical connection or damage due to the resistance (press-fit resistance) at the time of press-fitting. There was a thing.
こうした問題を解決するため、絶縁部材を2つ割りのもの(一対の絶縁部材からなるもの)とし、この両絶縁部材間の対向する内側に端子金具を介在させるように配置し、その各端子金具相互の間に、素子の後端寄り部位を圧入とならないように配置し、その後で、両絶縁部材を閉じるようにして、この両絶縁部材で素子を、端子金具を介して挟み付けるようにした端子接続構造が知られている(特許文献1(図1、図3)、特許文献2(図8)参照)。この端子接続構造では、素子の配置後に両絶縁部材を閉じる(合わせる)ことによって、前記のように挟み付け、端子金具を素子の電極に押付けるものである。したがって、上記従来技術のようにセンサ素子を圧入するものでないから、電極端子の擦られ等の問題が解消される。 In order to solve such a problem, the insulating member is divided into two parts (consisting of a pair of insulating members), and the terminal fittings are arranged so that the terminal fittings are interposed between the two insulating members. The part near the rear end of the element is arranged so as not to be press-fitted between each other, and then both insulating members are closed, and the element is sandwiched between the two insulating members via the terminal fittings. Terminal connection structures are known (see Patent Document 1 (FIGS. 1 and 3), Patent Document 2 (FIG. 8)). In this terminal connection structure, both the insulating members are closed (matched) after the element is arranged, so as to be sandwiched as described above, and the terminal fitting is pressed against the electrode of the element. Therefore, since the sensor element is not press-fitted as in the above prior art, problems such as rubbing of the electrode terminals are solved.
ところで、このような端子接続構造を構成する特許文献1の図3に開示された各絶縁部材は、その両者が位置決めされて閉じられるとき、互いに相手方をなす絶縁部材と、それぞれ側縁寄り部位において形成された凸部と凹部(又は溝)とが嵌合するよう構成されている。具体的には、その両者が閉じられているとき、各絶縁部材の一方の側縁寄り部位には凸部を有し、他方の側縁寄り部位には凹部を、それぞれ絶縁部材自身で、隆起状又は陥没状に形成されている。これにより、閉じ合う相互の絶縁部材の凸部と凹部とが、各側縁寄り部位において嵌合するように構成されている。これに対し、特許文献2の図8に開示された各絶縁部材は、凸部(第2位置決め部)は、絶縁部材自身で隆起状に形成されているが、凹部は、各絶縁部材自身からなる隆起部(第3位置決め部)のみでは構成されていない。すなわち、このものでは、隆起部(第3位置決め部)の壁(壁面)と、絶縁部材に組み付けられた端子金具のうちの先端寄り部位のL形に屈曲形成された部位(屈曲部をなす横向き部とその先端の縦向き部とのなすL形をなす部位の縁と)とで、上記した凹部を形成するように構成されている。
By the way, each insulating member disclosed in FIG. 3 of
上記特許文献1の図3に開示された各絶縁部材における凹部は、各絶縁部材の側縁寄り部位において先後に間隔をおいて隆起する2つの隆起部の間の空間(2つの隆起部の先後に対向する壁面相互の間)である。そして、この凹部は、側縁寄り部位において先後に沿って延びるように形成された1つの隆起部を、その中間部位において凸部が入り込む間隔で、横断する形で切欠いた構造を呈している。このため、2つの絶縁部材を閉じて位置決めし、各絶縁部材の凸部を、対向する相手方をなす絶縁部材の凹部に嵌合したとき、先後方向には相対的な動きが規制されているが、先後方向に対する横方向(両絶縁部材を閉じる方向、すなわち、センサ素子を挟み付ける方向に直角(垂直)な仮想平面のうち、先後方向に対する横(左右)方向)にはその動きは規制されていない。すなわち、一方の絶縁部材が他方の絶縁部材に対し、横方向に外力を受けると、その外力により横方向に容易に動くことのできる嵌合である。このように、2つの絶縁部材を閉じて素子を挟み付けただけでは、位置決め状態を安定して保持することはできない。このため、端子金具を絶縁部材に組付けて閉じ、その位置決め状態を保持するには、例えば、押圧バネ等で両絶縁部材を挟み付けるように固定(又は仮固定)する必要がある。しかし、そのように固定しても、構造上、作用する外力次第では、横方向への動き(横ずれの発生)を止めることは容易でない。すなわち、このような一対の絶縁部材では、位置決めして閉じることや、その後におけるセンサの組み立てまでの取り扱いに難点があった。さらに、センサとしての組立てられた後、自動車に搭載されて使用される過程で受ける振動、衝撃等の外力によっても、横ずれが発生する可能性がある。
The concave portion in each insulating member disclosed in FIG. 3 of
一方、特許文献2の図8に開示された各絶縁部材においては、上記した構成により、両絶縁部材が閉じられることで、その凸部と凹部との嵌合となる。このため、両絶縁部材が閉じられているとき、一方の絶縁部材が、他方の絶縁部材に対し、その閉じる方向(センサ素子を挟み付ける方向)に直角な平面(仮想平面)に沿って、先後、左右(横)、斜めの各方向のいずれにも動かない構成を有している。 On the other hand, in each insulating member disclosed in FIG. 8 of Patent Document 2, with the above-described configuration, both the insulating members are closed, and the convex portion and the concave portion are fitted. For this reason, when both insulating members are closed, one insulating member leads to the other insulating member along a plane (virtual plane) perpendicular to the closing direction (direction in which the sensor element is sandwiched). , Left and right (horizontal), and slanting directions.
しかし、このような特許文献2の図8に開示された各絶縁部材を閉じて位置決めするものでは、相手方をなす絶縁部材の凸部(第2位置決め部)が嵌合される凹部の形成に、絶縁部材に組み付けられた端子金具のL形部位の縁を用いている。このため、このような凹部は、端子金具の変位、変形や、微小なガタツキの発生に基づき、凹部自体の保形性が低い。これにより、このような凹部に、相手方をなす絶縁部材の凸部を嵌合させた場合には、その嵌合による位置決めの安定性が低いという問題がある。しかも、このものでは、端子金具も凹部を形成するものであるから、凹部の形成を考慮しつつ、端子金具を絶縁部材に組付ける必要があり、したがって、その分、組付け作業が複雑となり、手間がかかるという問題もある。 However, in such a case where each insulating member disclosed in FIG. 8 of Patent Document 2 is closed and positioned, the formation of the concave portion into which the convex portion (second positioning portion) of the insulating member forming the counterpart is fitted, The edge of the L-shaped part of the terminal fitting assembled to the insulating member is used. For this reason, such a recessed part has low shape retaining property of the recessed part itself based on the displacement and deformation of the terminal fitting and the occurrence of minute backlash. Thereby, when the convex part of the insulating member which makes the other party is fitted in such a concave part, there exists a problem that the stability of positioning by the fitting is low. Moreover, in this case, since the terminal fitting also forms a recess, it is necessary to assemble the terminal fitting to the insulating member while taking into account the formation of the recess, and accordingly, the assembly work becomes complicated accordingly. There is also a problem that it takes time and effort.
本発明は、如上の問題点に鑑みてなされたもので、一対の各絶縁部材の前記凸部が、相手方をなす絶縁部材の前記凹部に嵌合して両絶縁部材が閉じられているとき、さらには、両絶縁部材が素子を端子金具を介して挟みつけているとき、一方の絶縁部材が、他方の絶縁部材に対し、両絶縁部材を閉じる方向(素子を挟み付ける方向)に直角な仮想平面に沿っていずれの方向にも自由に動かないだけでなく、さらに、凹部自体の保形性や、その嵌合による位置決めの不安定さや、絶縁部材に対する端子金具の組付け作業の複雑化等の問題もなく、上記嵌合が得られるようにすることをその目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and when the convex portions of each pair of insulating members are fitted in the concave portions of the opposing insulating member and both insulating members are closed, Further, when both insulating members sandwich the element via the terminal fitting, one insulating member is imaginary perpendicular to the direction of closing both insulating members (the direction in which the element is sandwiched) with respect to the other insulating member. Not only does it not move freely in any direction along the plane, but also the shape retention of the recess itself, instability of positioning due to its fitting, and the complexity of assembling the terminal fitting to the insulating member, etc. It is an object of the present invention to obtain the above-mentioned fitting without any problem.
本発明の請求項1に記載の発明は、測定対象に向けられる先端側に検出部を有すると共に、後端寄り部位の対向する両表面に電極端子を備えてなる板状又は棒状のセンサ素子を、筒状をなす金具本体の内部を通して配置し、該センサ素子の後端寄り部位を、該金具本体の後端から後方へ突出させ、前記各電極端子に、外部に引き出されるリード線の先端に接続される各端子金具が押付けられることによって電気的接続が保持されてなるセンサであって、
前記センサ素子を、その両表面側からそれぞれ端子金具を介して挟むように配置された電気的絶縁材からなる一対の絶縁部材を有しており、
しかも、各絶縁部材は、その両者が、前記センサ素子をその両表面側からそれぞれ端子金具を介して挟み付けているとき、互いに向き合う相手方をなす絶縁部材と、前記センサ素子を跨ぐ各側縁寄り部位に形成された凸部と凹部とで嵌合するように、互いに反対側となる、一方の側縁寄り部位には凸部を有し、他方の側縁寄り部位には凹部を有する構成のセンサにおいて、
前記凸部が相手方をなす絶縁部材の前記凹部に嵌合して両絶縁部材が、前記センサ素子をその両表面側からそれぞれ端子金具を介して挟み付けているとき、前記凹部が前記凸部の動きを規制して、一方の絶縁部材が、他方の絶縁部材に対し、前記センサ素子を挟み付ける方向に直角な仮想平面に沿ういずれの方向にも動きが規制されるように、前記凸部と前記凹部とが形成されていると共に、該凸部及び該凹部がともに絶縁部材自身で一体に形成されていることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a plate-like or rod-like sensor element having a detection portion on the front end side directed to the measurement object and having electrode terminals on both opposing surfaces of the rear end portion. The sensor element is disposed through the inside of the metal fitting body, the rear end portion of the sensor element protrudes rearward from the rear edge of the metal fitting body, and is connected to each electrode terminal at the tip of the lead wire that is led out to the outside. A sensor in which electrical connection is maintained by pressing each terminal fitting to be connected,
The sensor element has a pair of insulating members made of an electrical insulating material arranged so as to sandwich the sensor element from both surface sides via terminal fittings, respectively.
In addition, each insulating member, when both of them sandwich the sensor element from the both surface sides via the terminal fitting, respectively, the insulating member that forms a counterpart facing each other, and the side edges that straddle the sensor element. The convex part formed in the part and the concave part are opposite to each other, and the convex part is provided on one side edge part and the concave part is provided on the other side edge part. In the sensor
When the convex portion is fitted into the concave portion of the other insulating member and the both insulating members sandwich the sensor element from the both surface sides via terminal fittings, the concave portion is the convex portion of the convex portion. The protrusion and the convex portion so that the movement is restricted and the movement of the one insulating member is restricted in any direction along a virtual plane perpendicular to the direction of sandwiching the sensor element with respect to the other insulating member. The concave portion is formed, and both the convex portion and the concave portion are integrally formed by the insulating member itself.
請求項2に記載の発明は、前記絶縁部材は、前記両側縁寄り部位のいずれか一方に、前記挟み付ける方向に突出する隆起部を先後に間隔おいて有しており、
前記凹部が、該隆起部相互の間であることを特徴とする請求項1に記載のセンサである。
請求項3に記載の発明は、前記絶縁部材は、前記両側縁寄り部位のいずれか一方に、前記挟み付ける方向に突出する隆起部を有しており、
前記凹部が、該隆起部の頂部において陥没状に形成された穴であることを特徴とする請求項1に記載のセンサである。
請求項4に記載の発明は、前記一対の絶縁部材は、相互に共通部品とされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のセンサである。
According to a second aspect of the present invention, the insulating member has a protruding portion protruding in the sandwiching direction at any one of the side edge portions, with a distance from the rear.
The sensor according to
According to a third aspect of the present invention, the insulating member has a raised portion that protrudes in the sandwiching direction at either one of the side edge portions.
The sensor according to
The invention according to claim 4 is the sensor according to any one of
請求項5に記載の発明は、前記一対の絶縁部材は、前記センサ素子を、その両表面側からそれぞれ端子金具を介して挟むように配置され、その両絶縁部材は、前記金具本体の後方に配置された筒状体内においてバネ性を有する挟み付け部材にて挟み付けられ、
前記筒状体が縮径状に加締められることによって該挟み付け部材が変形して、前記端子金具が前記センサ素子の電極端子に押付けられて電気的接続が保持されてなる構造を有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のセンサである。
According to a fifth aspect of the present invention, the pair of insulating members are arranged so as to sandwich the sensor element from both surface sides via terminal fittings, and both the insulating members are disposed behind the fitting main body. It is clamped by a clamping member having spring property in the arranged cylindrical body,
When the cylindrical body is crimped to a reduced diameter, the sandwiching member is deformed, and the terminal fitting is pressed against the electrode terminal of the sensor element to maintain electrical connection. It is a sensor of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
本発明では、上記構成により、各絶縁部材の前記凸部が、相手方をなす絶縁部材の前記凹部に嵌合して、両絶縁部材が素子を端子金具を介して挟み付けているとき(両絶縁部材が閉じられているとき)、一方の絶縁部材が、他方の絶縁部材に対し、素子を挟み付ける方向(両絶縁部材を閉じる方向)に直角な仮想平面に沿ういずれの方向にも動きが規制されている。その上、本発明において重要なのは、前記凸部及び前記凹部がともに絶縁部材自身で一体に形成されている点である。すなわち、本発明では、従来のように、端子金具を絶縁部材における上記嵌合用の凹部の形成に用いていない。このため、凹部の保形性に問題はなく、しかも、端子金具のずれや動きにより、閉じた2つの絶縁部材が相互にズレることがない。これにより、一対(2つ割)の絶縁部材を位置決めして相互に凸部と凹部とを嵌合して閉じた際、閉じて素子を端子金具を介して挟み付けた後においても嵌合状態の不安定さもない。さらに、端子金具の絶縁部材への組付け作業において凹部の形成を考慮する必要もないため、その組付け作業の複雑化を招くこともない。なお、本発明において、いずれの方向にも動きが規制されるとは、いずれの方向(先後、左右、及び斜めの各方向)にも自由に動けないことを意味する。 In the present invention, with the above configuration, when the convex portion of each insulating member is fitted into the concave portion of the opposing insulating member, both insulating members sandwich the element via the terminal fitting (both insulating materials). When one member is closed), the movement of one insulating member is restricted in any direction along a virtual plane perpendicular to the direction in which the element is sandwiched with respect to the other insulating member (the direction in which both insulating members are closed). Has been. Moreover, what is important in the present invention is that both the convex portion and the concave portion are integrally formed by the insulating member itself. That is, in the present invention, unlike the prior art, the terminal fitting is not used for forming the recess for fitting in the insulating member. For this reason, there is no problem in the shape retention of the concave portion, and the two closed insulating members are not displaced from each other due to the displacement or movement of the terminal fitting. As a result, when a pair (two splits) of insulating members are positioned and the protrusions and recesses are fitted to each other and closed, they are closed and are also in a fitted state after the element is clamped via the terminal fitting There is no instability. Furthermore, since it is not necessary to consider the formation of the recess in the assembling work of the terminal fitting to the insulating member, the assembling work is not complicated. In the present invention, that the movement is restricted in any direction means that the movement cannot be freely made in any direction (front and rear, left and right, and diagonal directions).
このように本発明によれば、端子金具の絶縁部材への組付け作業の複雑化を招くこともなく、端子金具を組み付けることができる。そして、その組み付け後の一対の絶縁部材を閉じる過程、及び閉じた後のその両者による凹部と凸部との嵌合における不安定さがないため、両絶縁部材が上記仮想平面に沿って相互にずれることもない。したがって、その後、センサとしての最終組立てに至るまでの、両絶縁部材を含む組立て部品(仕掛品)の取り扱いや、センサとして組立てられた後、自動車に搭載されて使用される過程で受ける振動、衝撃等の外力によっても、ずれを起こさないなど高い安定性が保持される。このため、素子と端子金具との電気的な接続の信頼性が高められる。 As described above, according to the present invention, the terminal fitting can be assembled without complicating the work of assembling the terminal fitting to the insulating member. And since there is no instability in the process of closing the pair of insulating members after the assembly, and the fitting between the concave portion and the convex portion by both after the closing, both the insulating members are mutually connected along the virtual plane. There is no deviation. Therefore, vibrations and shocks that occur during the process of handling assembled parts (work-in-process) that include both insulating members, and assembling as a sensor and then being used in an automobile, up to the final assembly as a sensor. Even with an external force such as the above, high stability is maintained such that no deviation occurs. For this reason, the reliability of the electrical connection of an element and a terminal metal fitting is improved.
なお、本発明において、前記凸部と前記凹部は、それぞれ、1又は複数でもよい。本発明では、各絶縁部材の前記凸部が、相手方をなす絶縁部材の前記凹部に嵌合して両絶縁部材が素子を挟み付ける方向に閉じられているとき、一方の絶縁部材が、他方の絶縁部材に対し、上記仮想平面に沿って、いずれの方向にも動きが規制されるように、前記凹部が前記凸部の動きを規制(又は拘束)するよう形成されていればよい。したがって、凹部は、凸部を嵌合させる穴であってもよいことは明らかであるが、これに限定されるものではない。むしろ、脆性なセラミック製とするような場合には、相対的な薄肉部の発生を避ける意味で、前記凹部は、先後に間隔おいて隆起するように形成された隆起部相互の間とするのが好ましい。この場合には、両隆起部の対向する壁面(壁部)又は底面(底部)の少なくともいずれかが、前記凸部の動きを規制ないし拘束するように、それらの形状、構造を設定すればよい。すなわち、凹部をなす両隆起部の対向する壁面にて、凸部が先後方向に動かないようにされる場合には、その先後方向に対する左右方向(横方向)に、一方の絶縁部材が相対的に動くような外力を受けたとき、この絶縁部材が動かないように、例えば、その壁面を形成すればよい。より具体的には、凹部をなす対向する壁面の両側端寄り部位に、嵌合する相手方絶縁部材の凸部が左右方向に動くのを止める部位(係合部)、すなわち、閉じ面側から見て、その壁面を凹となすV形とした場合、横方向への外力に対し、凸部がこの凹となすV形壁面に当接ないし係合して自由に動かないよう形成すればよい。 In the present invention, the convex portion and the concave portion may each be one or more. In the present invention, when the convex portion of each insulating member is fitted in the concave portion of the opposing insulating member and both insulating members are closed in a direction to sandwich the element, one insulating member is the other The concave portion may be formed so as to restrict (or constrain) the movement of the convex portion so that the movement of the insulating member is restricted in any direction along the virtual plane. Therefore, it is clear that the concave portion may be a hole for fitting the convex portion, but is not limited thereto. Rather, in the case of being made of brittle ceramic, in order to avoid the generation of a relative thin portion, the concave portion is formed between the raised portions formed so as to be raised at a distance from each other. Is preferred. In this case, the shape and structure may be set so that at least one of the opposing wall surfaces (wall portions) or the bottom surface (bottom portion) of both protruding portions restricts or restrains the movement of the convex portion. . That is, when the convex portions are prevented from moving in the front-rear direction on the opposite wall surfaces of the two ridges forming the concave portion, one insulating member is relative to the left-right direction (lateral direction) with respect to the front-rear direction. For example, the wall surface may be formed so that the insulating member does not move when an external force is applied. More specifically, a part (engagement part) that stops the convex part of the mating counterpart insulating member from moving in the left-right direction at a part near both side edges of the opposing wall surface forming the concave part, that is, viewed from the closed surface side. When the V-shaped wall is concave, the convex portion may be formed so as not to move freely by contacting or engaging the concave V-shaped wall with external force in the lateral direction.
なお、前記凹部を穴とする場合には、隆起するように形成された隆起部の頂部(頂面)において陥没状に形成するのが好ましい。なお、この穴は、凸部の外周面を包囲する形で規制又は拘束する壁を有していればよく、閉じ面側から見て、円形や多角形のいずれの形の穴でもよい。また、その穴は貫通していてもよい。このように本発明では、前記凹部又は前記凸部は適宜の形状、構造のものとして具体化できる。また、本発明において一対をなす2つの絶縁部材は、相互に共通部品(同寸、同形状のもの同一部品)からなるものとするのが好ましい。共通部品とすれば、部品種類は1つ(種類)で済むため、その製造、管理が容易となるためである。なお、絶縁部材は、耐熱性、耐久性の観点から、セラミック製とされるのが好ましく、したがって、該凹部又は該凸部との嵌合は隙間嵌めとなるが、嵌合に支障のない範囲で、なるべく微小な隙間の隙間嵌めとするのが好ましい。 In addition, when making the said recessed part into a hole, it is preferable to form in the depressed shape in the top part (top surface) of the protruding part formed so that it may protrude. The hole only needs to have a wall that restricts or restricts the outer peripheral surface of the convex portion, and may be a circular or polygonal hole when viewed from the closed surface side. Moreover, the hole may penetrate. Thus, in the present invention, the concave portion or the convex portion can be embodied as having an appropriate shape and structure. In the present invention, the two insulating members that form a pair are preferably made of common parts (same parts having the same dimensions and the same shape). This is because if the common component is used, only one (type) of component type is required, and the manufacture and management thereof are facilitated. The insulating member is preferably made of ceramic from the viewpoints of heat resistance and durability. Therefore, the fitting with the concave portion or the convex portion is a gap fitting, but there is no problem in fitting. Thus, it is preferable that the gap fit is as small as possible.
本発明のセンサを具体化した実施形態例(第1実施形態例)について、図1〜図11に基づいて詳細に説明する。ただし、本形態では、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサにおいて具体化したものであり、したがって、まずこのガスセンサ(以下、センサともいう)101の全体について詳細に説明する。図中、101は酸素センサであり、筒状をなす金具本体11(以下、単に本体11ともいう)の内側に、横断面が矩形をなす板状又は棒状のセラミックを主体として形成されたセンサ素子21が気密を保持して固定されている。この素子21は、測定対象に向けられる先端側(図示下側)に検出部(図示せず)21aを備えた長寸のものである。金具本体11は、その内周面が、下方(先端側)が同心で小径の段付円筒状に形成されており、外周面の下端寄り部位にはエンジンの排気管への固定用のネジ12が形成されている。このような本体11の内側であってセンサ素子21の外側には同素子21を気密を保持して固定する気密保持、固定手段が充填状に設けられている。この気密保持、固定手段は、本体11の内側の下方の段部の上に、下からアルミナから形成されたホルダ31、シール材(本例では滑石)32、33が配置されている。そして、シール材33の上には固定板35が配置され、本体11の後端寄り部位の、後述する筒状体81を外嵌して固定するための円筒部15に連設された薄肉のカシメ用円筒部16を内側に折り曲げかつ先端側に圧縮し、内部のシール材32、33等を圧縮することで、素子21を金具本体11の内側に気密状に固定している。なおホルダ31等の内側中央は、横断面が素子21の横断面に対応する矩形(長方形)穴とされ、素子21が本体11内において同軸状に固定されている。
An embodiment (first embodiment) embodying the sensor of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. However, the present embodiment is embodied in an oxygen sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas. Therefore, the entire gas sensor 101 (hereinafter also referred to as a sensor) 101 will be described in detail first. In the figure,
前記したように固定されている素子21は、検出部21aのある先端側(図1下側)を本体11の先端より所定量(長さ)突出させ、後端寄り部位23を金具本体11の後端より所定量(長さ)突出させている。なお、金具本体11の先端から突出している素子21の先端(検出部21a)は、本形態では、その周囲を包囲するように、複数の穴の設けられた二重構造からなるプロテクタ(保護カバー)18が本体11の先端に固定されている。ただし、内側のプロテクタは、本体11の先端の内側の段部に、その後端のフランジを係止するようにして配置されている。また、本体11の軸線(中心軸線)G方向の中間部において外周に突出状に形成された大径部19は、センサ101の排気管(図示せず)への取付けにおいて、本体11のねじ12をねじ込む際のねじ込み用の多角形部である。そして、この多角形部の下面にはシール用のガスケット20が取着されている。
In the
ここで、このように本体11内に固定された素子21について説明する。本形態に使用されている素子21は、そのうち、本体11の後端から突出している後端寄り部位23に電極端子25が形成されている。素子21は、帯板状をなし、その幅広面をなし、腹背の位置関係にある両表面(以下、単に表面、又は面ともいう)26に、2つの電極端子25が横に並んで形成されている(図5中の2点鎖線図示、参照。図5には片側の表面26のみ図示)。これらの電極端子25は、検出部21aからの検出出力取り出し用のものと、素子21に形成された図示しないヒーターへの電圧印加用のものであり、いずれも、素子21の長手方向に沿って細長い矩形を呈している。なお、各電極端子25は、印刷されたメタライズペーストをセラミック製の素子21と同時焼成により形成されている。また、本形態のセンサ101は、詳細は後述するが、図12に示したように、素子21が本体11内に固定されている下部の半組立体100と、次に説明するそれ以外の上部の半組立体102とを、製造の最終工程の直前において組み付けた後、カシメ等の所要の工程を経ることで製造される。
Here, the
さて次に、上記において説明したセンサ101の下部の半組立体100以外の部位、すなわち、図12において上部の半組立体102をなす部位に相当する部位について、図1、図2等に基づいて説明する。すなわち、センサ101の図示上端である筒状体81の後端から外部(図示上方)には、リード線61が、詳細には図示しないが本形態では4本引き出されており、センサ101内に位置するその各先端(芯線)にはカシメによって、端子金具51がそれぞれ取り付けられている(図1、図5等参照)。なお、筒状体81は本例では、図示上端側が小径の小径筒部83を有する異径円筒状をなし、その先端(図1下端)側が、上記したように、本体11の後端寄り部位の円筒部15に外嵌され、カシメや溶接で固定されている。
Now, with respect to the parts other than the
ここで、各端子金具51について説明する。各端子金具51は、素子21の各面26に横に並んで形成されている2つの電極25,25に、それぞれ押付けられて接続されるよう、その各面26側において幅方向に間隔をおいて配置されている。なお、この各端子金具51は、図5に示されるように、それぞれ、芯線にカシメによって圧着固定されるバレル部52から、図示下方は、平板材からなり下向きに延びている。ただし、バレル部52の直ぐ下でクランク状に、各面26側のものとも、若干、左右の端子金具51が近接するように横に曲げられたクランク部52bを有しており、各面26側において左右対称形をなしている。そして、クランク部52bの先端において、軸線G側に折り曲げられた折り曲げ部53を有しており、この折り曲げ部53に続いて、下向きに真っ直ぐに延びる直線部55と、その直線部55の下端において、素子21側(軸線G)側と反対側(外側)を向くように折り曲げられた折り曲げ片部57を有している。
Here, each terminal fitting 51 will be described. The
このような端子金具51は、その直線部55の中間部位のうち、軸線G側を向く面には、軸線G側に向けて突出する突出部59を備えており、この突出部59が、上記した素子21の各面26における電極25にスポット的に圧接されるように形成されている。本例では、これら4つの端子金具51は、素子21の各表面26側に2つづつ配置されている。そして、この素子21を、両表面26側からそれぞれ端子金具51を介して挟むように配置された本発明の要部をなすところの、一対をなすブロック状の絶縁部材(例えば、アルミナ製)71,71を閉じることによって、端子金具51を介して素子21を挟み付け、その両表面26の各電極25に、その突出部59を押付ける構成とされている。
Such a terminal fitting 51 is provided with a protruding
また、各端子金具51は、図2、図10、図11等に示されるように、その折り曲げ部53を絶縁部材71の図示上端に沿わせ、直線部55を絶縁部材71の閉じ面72に、先後に延びるように沿わせ、折り曲げ片部57を絶縁部材71の図示下端に沿わせて、絶縁部材71に組みつけられている。この組付け状態、及び絶縁部材71の詳細は後述する。このようにして、端子金具51は、センサ素子21をその両表面側から挟むように配置されている。
Further, as shown in FIGS. 2, 10, 11, etc., each terminal fitting 51 has its
なお本例では、このようにして閉じられ、素子21を端子金具51を介して挟みつけている一対の絶縁部材71には、その外側において図3、図11等に示されるように、この両絶縁部材71を包囲するように、環状に形成された挟み付け部材91が配置されている。この挟み付け部材91は、180度で対向する2箇所が近接するように、内向きに突出する内向き突出部93を備えており、この内向き突出部93の内面(板面)92が、自身のバネ性により、両絶縁部材71の外側面78を挟み付けている。この挟み付け部材91は、金具本体11の後方においてそれと同軸で配置、固定された筒状体81(円筒体)の内側に配置されている。そして、筒状体81における軸線G方向のうち、挟み付け部材91に対応する部位82が、周方向において縮径状に加締められ、そのカシメ部位82の筒状体81の内周面で、挟み付け部材91を軸線G側に圧縮するように変形させることで、対向する内向き突出部93が、両絶縁部材71をその外側面78から挟み付けている。
In this example, the pair of insulating
なお、絶縁部材71にこの挟み付け部材91が配置されただけの段階においては、素子21の各面26の電極端子25に、端子金具51における突出部59が圧接されず、空隙が保持されているか、単に緩く当接するように、挟み付け部材91自身の対向する内向き突出部93相互間の寸法が設定されている。挟み付け部材91は、これを軸線G側から見たとき、いわばピーナッツの殻の輪郭形状を呈しており、その内向き突出部93の先端を、両絶縁部材71の凹状に形成された外側面(凹面)78に入り込ませるように形成されている。
Note that, at the stage where the sandwiching
センサ101を構成する筒状体81における後端(図示端)寄り部位の小径筒部83の内側には、円筒状の弾性シール材(ゴムなどからなるシール部材)85が配置されている。この弾性シール材85には、端子金具51のカシメ用のバレル部52に固定されたリード線61が、軸線G方向から見て角度間隔をおいて通されている。また、この弾性シール材85は外筒81の上端部の小径筒部83を縮径するように圧縮することで、センサ101の後端部のシールが保持されるように構成されている。また、弾性シール材85の後端部中央空孔には、撥水性及び疎水性のある外気取入れ用のフィルタ40が嵌め込まれている。この弾性シール材85の後端部中央空孔における、フィルタ40の先端側には、絶縁材からなり先端側に大径部45を有して径違い円柱体をなすフィルタ支持部材41のその後端側の小径部43が嵌合されている。そして、その小径部43の後端向き面をフィルタ40の先端に当接させて、それを支持している。なお、リード線61はこのフィルタ支持部材41における大径部45に、先後に貫通された通孔を通されている。本例センサ(組立て体)101は、上記したようにその全体が構成されている。
A cylindrical elastic sealing material (seal member made of rubber or the like) 85 is disposed inside the small-diameter
さて次に、本例センサ101を構成する一対の絶縁部材71,71の詳細について、図5〜図11等を参照して説明する。各側の絶縁部材71は、上記したようにブロック状で、同一(同一構造、同一寸法)のものとされており、概略、四角形板(厚板)からなる基体(基板)70を有している。そして、両者が対向させられて閉じられることにより、互いに相手方をなす絶縁部材71との間で、各側縁76、77寄り部位に形成された凸部77bと、凹部76bとが嵌合するように形成されている。すなわち、対向する各絶縁部材71は、その基体70において閉じ面72を向き合わせて位置決めしたときにおいて互いに反対側となる一方の側縁77寄り部位に、絶縁部材自身で凸部77bが、相手方の絶縁部材71に向けて突出するように絶縁部材71と一体で形成されている。このとき、他方の側縁76寄り部位には、相手方の絶縁部材71に向けて絶縁部材自身が突出する隆起部76cが先後に間隔をおいて、絶縁部材71と一体で形成されており、その2つの隆起部76c,76cの間が相手側の凸部77bを受け入れて嵌合させる凹部76bをなしている。
Next, details of the pair of insulating
より詳しくは次のようである。各絶縁部材71は、概略正方形、又は長方形の基体70を基に、両者が閉じられているときにおける対向する面(閉じ面72)のうち、互いに反対側となる一方(図7の右)の側縁77寄り部位に、対向する相手方をなす絶縁部材71に向けて、一定の幅、高さで突出(隆起)する凸部77bを有している。ただし、この凸部77bの頂部77tは平坦とされている。本例では、この凸部77bは、絶縁部材71を閉じ面72側から見たとき(図7参照)、先後方向(図6、図7の上下方向)の中間部位に設けられている。しかも、この凸部77bは、閉じ面72側から見たとき、その先後方向(図6、図7の上下方向)の各端は、それぞれ先方(図7の上方)、又は後方(図7の下方)に向けて山形(V形)に突出する角形をなしている。すなわち、凸部77bのうち、閉じ面72から立ち上がる先後方向の各端をなす壁面77dは、閉じ面72側から見ると、凸となすV壁面をなしている。これにより凸部77bは、絶縁部材71を閉じ面72側から見たとき、先後に長い略六角形を呈している(図7等参照)。
More details are as follows. Each insulating
一方、各絶縁部材71のうち、対向する相手方をなす絶縁部材71の前記凸部77bを嵌合させる凹部76は、上記したように、他方(図7の左)の側縁76寄り部位において、一定の幅、高さで先後間に間隔をおいて隆起するように形成されている2つの隆起部76c相互の間である。そして、この2つの隆起部76cの対向する壁面76d,76dが、相手方をなす絶縁部材71の凸部77bの先後の凸となす壁面(V壁面)77dと接するように(隙間嵌めで)、該凸部77bを受け入れて嵌合し、その嵌合状態で、凹部76が凸部77bの動きを相対的に規制ないし拘束するよう形成されている。すなわち、本例では、凹部76bをなす、2つの隆起部76cの対向する壁面76d,76dが、相対的に凸部77の動きを規制する規制部(拘束部)をなすように、閉じ面72側から見ると、その対向する壁面76d,76dは、ともに凹となすV壁面(以下、V壁面76dともいう)をなしている(図7参照)。
On the other hand, among the insulating
なお、この凹部76bにおけるV壁面76dの高さ(隆起高さ)は、凸部77bの高さと同じとされている。これにより、各絶縁部材71の凸部77bが、相手方をなす絶縁部材71の凹部76bに嵌合して両絶縁部材71が閉じられているとき、一方の絶縁部材71が、他方の絶縁部材71に対し、両絶縁部材71を閉じる方向(両絶縁部材71が素子を挟み付ける方向)に直角な仮想平面に沿って、先後、左右、及び斜めのいずれの方向にも動きが規制されている。すなわち、各絶縁部材71は相互に、該仮想平面に沿ういずれの方向にも自由に動かない構成とされている。すなわち、図6の状態から、図9に示したように両絶縁部材71が閉じられ、相互に、凸部77bが凹部76bに嵌合しているときは、一方の絶縁部材71の凹部76bの内面である凹となすV壁面76dが、他方の絶縁部材71の凸部77bの凸となす壁面77d(以下、V壁面77dともいう)を規制(拘束)しており、したがって、両絶縁部材71は、互いに、両者を閉じる方向(図6、図8、図10中の矢印T方向)に直角な仮想平面(本例では閉じ面72と平行な平面)に沿う、いずれの方向にも動かないよう構成されている。なお、本例では、凹部76bの壁面76d,76dが先後に対向する部位のみであるため、この両壁面の間は横方向が左右に開放されている。
In addition, the height (protrusion height) of the
しかして、このような両絶縁部材71を対向させて素子21を挟み付ける方向に閉じることで、図9に示したように両絶縁部材71の間には、横断面が略矩形の空孔73が形成される。本例では、この空孔73内に、後述するように事前に端子金具51が組みつけられ、センサ素子21の後端寄り部位が配置される。これにより、凸部77bと凹部76bとが、センサ素子21を跨ぐように形成されている。なお、各絶縁部材71の両側において凸部77bと凹部76bとで挟まれるこの空孔73を形成する絶縁部材71の閉じ面72は平面をなしているが、この閉じ面72は、凹部76bの底面76tより低く形成されている。また、凸部77bの根元をなす一側縁77寄り部位(凸部77bの先後)77hは、凸部77bの幅で、凹部76bの底面76tと略面一とされている。
Thus, by closing both the insulating
また、本例では、各絶縁部材71の上端と下端との幅方向の中央には、仕切り用凸部74b,75bが隆起状に形成されるように、左右の側縁76,77寄り部位に凹部74,75が切り込まれている(図6〜図8等参照)。これにより、端子金具21の直線部55の上端の折り曲げ部53と、下端の折り曲げ片部57とを、このように切り込まれた凹部74,75に嵌合させ、直線部55を閉じ面72において先後に沿わせて、端子金具51を絶縁部材71に組付けるよう構成されている(図2、図5、図10等参照)。これにより、各絶縁部材71に組み付けられた端子金具51は、横方、及び先後方向(上下方向)への移動が規制されると共に、隣り合う端子金具51間が触れ合うのも防止される構成を有している。
Further, in this example, in the center in the width direction between the upper end and the lower end of each insulating
しかして、上記構成の本例のセンサ101は、下部の半組立体100とは、別に、前記した上部の半組立体102を組立てる。この組み立ては、上記においても概略説明したが詳しくは次のようである。図4、図5に示したように、フィルタ40をはめ込んだ弾性シール材85、及びフィルタ支持部材41の通孔に、後端側からリード線61の先端を通して引き出しておく。引き出されたこのリード線61の先端に、端子金具51のバレル部52を圧着しておく。そして、このような各端子金具51の直線部55、及び折り曲げ部53、及び折り曲げ片部57を、上記したようにして絶縁部材71に組付ける(図10参照)。このように端子金具51を組み付けた各絶縁部材71を、閉じ面72が対向するようにし、図11に示したように、両絶縁部材71を、素子21を挟み付ける方向に閉じて互いの凹部76bに、相手方の絶縁部材71の凸部77bを嵌合させる。なお、この嵌合により、一方の絶縁部材71は、他方の絶縁部材71に対し、両絶縁部材を閉じる方向(図10中の矢印T方向。素子21を挟み付ける方向に)に直角な仮想平面に沿って、先後、左右、及び斜めのいずれの方向にも動くことがない。
Thus, the
次に、本例では、このようにして閉じた両絶縁部材71を包囲するように、バネ性のある挟み付け部材91を、図11中、2点鎖線で示したように外嵌めする。そして、その内向き突出部93を、各絶縁部材71の凹状の外側面78に嵌り込ませる。この段階で、両絶縁部材71は、離間することなく、閉じ面72相互を押付けあうように保持される。一方、両絶縁部材71は、挟み付け部材91を嵌める前でも、上記した嵌合により、上記仮想平面に沿ういずれの方向にも動かない。したがって、挟み付け部材91を嵌めるまでの過程でも、また、その後においても、端子金具51を組み込んだ両絶縁部材71はずれることがない。したがって、以後の組立て過程におけるその両絶縁部材71の取り扱いが容易となる。
Next, in this example, the pinching
しかも、一対の絶縁部材71を素子21を挟み付ける方向に閉じて、所望とする位置決め状態を継続して保持するのに、従来技術のように別途に組み付けられる端子金具は用いていない。すなわち、本例では、絶縁部材71自身によって上記したように一体で形成されている、凸部77bと凹部76bとでその嵌合状態を保持している。このため、従来のように絶縁部材71に対する端子金具の組付け作業の複雑化を招くことがない。また、端子金具51の変位や変形、或いは微小なガタツキや動きがあっても、嵌合後における両絶縁部材の位置の不安定を招くこともない。このように、本例では、一対の絶縁部材71を素子21を挟み付ける方向に閉じて、所望とする位置決め状態を簡易に、保持、継続できる。したがって、その嵌合後の一対の絶縁部材が横ずれすることもないので、センサ完成までの組立てが容易となる。なお、以後は次のような工程を経ることで、センサとして組立てられる。
In addition, a terminal fitting that is assembled separately as in the prior art is not used to close the pair of insulating
すなわち、図11に示したように、両絶縁部材71を閉じて挟み付け部材91で、その状態に保持した後は、図4に示したように、弾性シール材85側の後方から筒状体81を被せる。そして、リード線61の後端側を引張り、フィルタ支持部材41の小径部43を、弾性シール材85の空孔内に押込み、内部のフィルタ40を支持する。こうして図12の上に示したように、筒状体81内に、先後方向の位置決めをして各部材を収容してなる上部の半組立体102を得る。
That is, as shown in FIG. 11, after both insulating
続いて、別途、組み立てある上記した素子21を含む下方の半組立体100と、前記した上方の半組立体102とを、図12に示したように上下に同軸状に配置する。そして下方の半組立体100において突出する素子21の後端寄り部位23を、端子金具51を収容している両絶縁部材71内のうち、その対向する端子金具51の突出部59相互間に相対的に挿入する。同時に、筒状体81の先端部を金具本体11の後端寄り部位の円筒部15の外周面に嵌合させる。こうすることで、図13に示した仕掛品103となる。
Subsequently, separately, the
次に、図13の状態において、筒状体81における先後位置のうち挟み付け部材91に対応する部位82(矢印部位)を、図示しないダイスで、図3の放射状矢印で示したように、縮径状に丸カシメして、内部の挟み付け部材91を縮径状に圧縮する。こうすることで、その対向する内向き突出部93が、その両者間にある両絶縁部材71相互を強くはさみつける。これにより、内向き突出部93を含む挟み付け部材91は変形し、素子21を挟み付ける方向に閉じられた絶縁部材71相互間にある、端子金具51の直線部55の突出部59は、素子21の電極25に押付けられる形で圧接され、その間の電気的導通が保持される。なお、このカシメ後、両絶縁部材71相互の間には、図3に示したように微小な空隙Sが残るようにするのがよい。そして、図13中、例えば、筒状体81の先端部のうち、金具本体11の後端寄り部位の円筒部15の外周面に嵌合させた部位(矢印部位)をカシメて、周方向に全周レーザ溶接する。また、弾性シール材85に対応する筒状体81の小径筒部83の外周面部位(矢印部位)を縮径状にかしめてシールを確保する。こうすることで図1のセンサ101が得られる。
Next, in the state shown in FIG. 13, a part 82 (arrow part) corresponding to the sandwiching
本例のセンサ101は、このような工程を経ることで最終的に組立てられるが、上記したことから明らかなように、一対の各絶縁部材71の凸部77bが、相手方をなす絶縁部材の凹部76bに嵌合して両絶縁部材71が素子21を挟み付ける方向に閉じられているとき、一方の絶縁部材が、他方の絶縁部材に対し、上記仮想平面に沿って、先後、左右等のいずれの方向にも動かない。しかも、凹部76bの形成に従来技術のように端子金具を用いることなく、凸部77bと共に絶縁部材71自体でそれを一体的に形成している。したがって、従来のように凹部の保形性上や、凸部と凹部との嵌合による位置決めの不安定さもなく、しかも、振動等の外力を受けても絶縁部材71は相互に動かないので、電気的接続の信頼性の低下もない。また、端子金具51の絶縁部材71に対する組付け作業の複雑化を招くこともない。
The
なお、前例のように、絶縁部材71における凹部76bを、絶縁部材71の側縁寄り部位の先後に間隔おいて隆起する2つの隆起部76cの間とし、その対向する壁面相互間にて凸部77bの動きを規制する場合には、図14、図15に示した絶縁部材171の別例−1のように、閉じ面72側から見た凹部76b、すなわち、2つの隆起部76cの対向する壁面を、凹となす円弧壁面76dとし、対応する凸部77bの先後の各端の壁面を凸となす円弧壁面77dとして、前例のV壁面から変更してもよい。さらに、図15中に破線で示したように、閉じ面72側から見た図示左側の凹部76b、すなわち、2つの隆起部76cの対向する壁面を、逆に凸となす円弧壁面(又はV壁面)76dとし、図示右側の凸部77bの先後の各端の壁面を凹となす円弧壁面(又はV壁面)77dとしてもよいことは明らかである。なお、図14、図15に示した別例−1の絶縁部材171における前記以外の部位は上記例の絶縁部材(図6、図7)と同じため、同一部位には同一の符号を付すに止める。以下の例も同じとする。
Note that, as in the previous example, the
すなわち、本発明では、各絶縁部材の前記凸部が、相手方をなす絶縁部材の前記凹部に嵌合して、両絶縁部材が素子を挟み付ける方向に閉じられているとき、一方の絶縁部材が、他方の絶縁部材に対し、上記仮想平面に沿ういずれの方向への動きも規制するように、前記凹部が前記凸部を相対的に拘束していると共に、前記凸部と前記凹部がともに絶縁部材自身で、一体的に形成されていればよい。したがって、上記各例のように、凹部の両側が開放されている場合でも、閉じ面から見たときの凹部、凸部の先後の端の形状は、適宜の形状とし得ることは上記したとおりである。また、例えば、図15において、閉じ面72側から見たときにおける凸部又は凹部について、その先後の端のうち、一方の端のみ円弧壁面(又はV壁面)とし、他方の端は、左右方向(横方向)に直線をなす壁面としてもよい。
That is, in the present invention, when the convex portion of each insulating member is fitted in the concave portion of the opposing insulating member and both insulating members are closed in a direction to sandwich the element, one insulating member is The concave portion relatively restrains the convex portion so that the movement of the other insulating member in any direction along the virtual plane is restricted, and the convex portion and the concave portion are both insulated. The member itself may be integrally formed. Therefore, as described above, the shape of the front and rear ends of the concave portion and the convex portion when viewed from the closed surface can be an appropriate shape even when both sides of the concave portion are open as in the above examples. is there. Further, for example, in FIG. 15, regarding the convex portion or the concave portion when viewed from the
次に本発明のセンサを構成する絶縁部材の別例−2について、図16、図17に基づいて説明する。ただし、このものは、上記例における絶縁部材の凸部77bを、絶縁部材271の閉じ面72側から見て円形をなす、円柱状のボスからなる凸部277bとし、凹部76bをこの凸部277bが微小な隙間で嵌合する穴(独立した穴)からなる凹部276bとしたものである。したがって、変形例とでも言うべきものである。すなわち、凹部276bを、閉じ面72側から見て、一側縁寄り部位において先後沿って所定の幅、高さで隆起させた隆起部76cにおいて、上記円形の凸部277bが微小な隙間で嵌合するように、その隆起部76cの先後方向における中央で陥没状に、円形の穴として設けたとした点のみが相違する。このものでは、素子を挟み付ける方向に閉じ合う一対の各絶縁部材271の凸部277bが、相手方をなす絶縁部材271の凹部276bに嵌合したとき、凸部277bの外周の壁面277dが、凹部276bの内面をなす円筒状の壁面(内周壁面)276dにて拘束される。したがって、このような作用を受ける本例においても上記例と同様の効果が得られる。なお、凹部を独立の穴とする場合は円形穴でなく、角形の穴とすることもできるが、その場合には凸部は、この凹部に嵌合したとき、その内部で動きが規制されるように形成すればよい。
Next, another example-2 of the insulating member constituting the sensor of the present invention will be described with reference to FIGS. However, in this example, the
ところで前記例のように、凹部276bを円形等の内周面(壁面)が連なるような穴とすると、その壁面(内壁面)276dのうち、左右の側部(穴の左右の壁)は開放されず、図16に示されるように、薄肉部が存在する。このような絶縁部材271は、耐熱性等の確保の観点からしてセラミック製とするのが好ましい。一方、脆性なセラミックでは、その薄肉部にワレやカケが発生しやすい。この観点からは、上記した第1実施形態例や別例−1のものとするのが好ましい。
By the way, when the
上記各例では、両絶縁部材が互いに凸部と凹部とで嵌合して素子を挟み付ける方向に閉じられているとき、一方の絶縁部材が、他方の絶縁部材に対し、上記仮想平面に沿ういずれの方向へも動き規制するための凹部の内面を、先後において間隔をおいて隆起する2つの隆起部の対向する壁面、又は穴の壁面(内周壁面)とした。しかし、この凹部の内面は、相手側の絶縁部材の凸部を拘束できればよい。したがって、相手方の凸部を拘束又は規制する凹部の部位は、そのような壁面のみでなくともよい。その一例を示すため、別例−3の絶縁部材371について、図18〜図20に基づいて説明する。
In each of the above examples, when both insulating members are fitted to each other by the convex portion and the concave portion and closed in the direction in which the element is sandwiched, one insulating member extends along the virtual plane with respect to the other insulating member. The inner surface of the recess for restricting movement in any direction was used as a wall surface facing two bulging portions that bulge at an interval in the front and rear, or a wall surface of the hole (inner peripheral wall surface). However, the inner surface of the concave portion only needs to be able to restrain the convex portion of the mating insulating member. Therefore, the part of the concave part that restrains or regulates the convex part of the other party need not be such a wall surface. In order to show an example thereof, an insulating
本例では、凸部377bは、閉じ面72から見たとき、絶縁部材371の一側寄り部位における先後の中央において、その一側に沿って延びる長方形、又は正方形で、隆起状に形成されている。ただし、その凸部377bの頂部(頂面)377tが、先後に延びるV溝をなしている。すなわち、本例における凸部377bは、閉じ面72から見たとき、頂部377tが、先後に延びるV溝を有するVブロック体が、そのV溝を手前にして先後に延びる形で隆起状に形成された形状を呈している。
In this example, the
一方、凹部376bは、閉じ面72側から見たとき、絶縁部材371の他方の一側寄り部位における先後に、間隔をおいて隆起するように形成された2つの隆起部76c相互の間である。ただし、2つの隆起部76cの対向する壁面376dは、前記凸部377bの先後の各端である平坦な壁面377dと接する形で、この凸部377bを嵌合させ得る様に平行に形成された壁面376dを呈している。他方、2つの隆起部76cの相互の間の底部(底面)376tは、凸部377bの頂部(頂面)377tのV溝に嵌合するよう先後に同一断面で連なる三角山形を呈している。これにより、互いに相手方をなす絶縁部材371のVブロック体をなす凸部377bが、この凹部376bに嵌合したときは、凸部377bの先後の壁面377dは、凹部376bをなす、先後に間隔をおいて隆起する2つの隆起部76cの対向する壁面376dにて先後方向への動きが規制される。また、閉じ面72側から見た左右方向や、斜め方向へは、凸部377bの頂部377tのV溝に嵌合する、凹部376bの底部376tをなす三角山形の部位が、相互にその動きを規制する。したがって、このような別例−3の絶縁部材371においても、上記各例と同じ効果が得られる。
On the other hand, when viewed from the
すなわち、本発明においては、各絶縁部材の前記凸部が、相手方をなす絶縁部材の前記凹部に嵌合して両絶縁部材が素子を挟み付ける方向に閉じられているとき、一方の絶縁部材が、他方の絶縁部材に対し、上記仮想平面に沿って、いずれの方向にも動きが規制されるように、前記凸部と前記凹部とが形成されていればよい。このような前記凸部及び前記凹部の形状又は構造は、それらがともに絶縁部材自身から一体で形成されているものにおいて、適宜のものとして具体化できる。なお、上記各例では、一対の絶縁部材は、相互に共通部品からなるものとしたが、2つの絶縁部材は、形状、構造が異なるものとしても具体化できる。 That is, in the present invention, when the convex portion of each insulating member is fitted in the concave portion of the opposing insulating member and both insulating members are closed in a direction to sandwich the element, one insulating member is The protrusions and the recesses only need to be formed so that the movement of the other insulating member is restricted in any direction along the virtual plane. The shape or structure of the convex portion and the concave portion can be embodied as appropriate in the case where they are integrally formed from the insulating member itself. In each of the above examples, the pair of insulating members are made of common parts. However, the two insulating members can be embodied as having different shapes and structures.
上記において例示したセンサでは、両絶縁部材を閉じた状態を保持するのに、別途、バネ性を有する環状の挟み付け部材を用いて、両絶縁部材を閉じる形で挟み付けるようにしたが、これに代えて、例えば、接着剤で仮止め、又は接着して、両絶縁部材を閉じた状態を保持しておき、筒状体自体で、両絶縁部材を閉じるように挟み付けるようにしてもよい。したがって、両絶縁部材の挟み付けによる素子の電極に対する端子金具の圧接を、外側から筒状体を加締めるなどによる変形のみに依存するような場合には、独立の挟み付け部材は不要である。また、独立の挟み付け部材を用いるとしても、環状でなく、例えば、U字形のバネからなる部材で挟むようにしてもよい。 In the sensor exemplified above, in order to maintain the closed state of both insulating members, a separate annular sandwiching member having a spring property is used to sandwich both insulating members in a closed form. Instead of this, for example, the insulating member may be temporarily fixed or bonded to hold the both insulating members in a closed state, and the both insulating members may be sandwiched between the cylindrical bodies themselves. . Therefore, when the pressure-contact of the terminal fitting against the electrode of the element by sandwiching both insulating members depends only on the deformation by caulking the cylindrical body from the outside, an independent sandwiching member is unnecessary. Further, even if an independent clamping member is used, it may be clamped by a member made of a U-shaped spring instead of an annular shape.
また、本発明のセンサを構成する端子金具及び絶縁部材、さらには素子は、上記のものに限定されるものではなく、適宜の構成のものとして具体化できる。すなわち、本発明は、端子金具や絶縁部材の形状、構造、及びその数に関係なく具体化できるなど、適宜に設計変更して具体化できる。また、本発明は素子における電極端子の数に関係なく具体化できることは言うまでもない。 Further, the terminal metal fitting, the insulating member, and the element constituting the sensor of the present invention are not limited to those described above, and can be embodied as having an appropriate configuration. That is, the present invention can be embodied by appropriately modifying the design, such as being able to be embodied regardless of the shape, structure, and number of terminal fittings and insulating members. Further, it goes without saying that the present invention can be embodied regardless of the number of electrode terminals in the element.
この他、本発明のセンサは、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜にその構造、構成を設計変更して具体化できる。また、上記においては酸素センサにおいて具体化したが、本発明に係るセンサは、全領域空燃比センサ、温度センサなどその他のセンサにおいても具体化できる。 In addition, the sensor of the present invention can be embodied by appropriately changing the structure and configuration without departing from the gist of the present invention. In the above description, the oxygen sensor is embodied, but the sensor according to the present invention can also be embodied in other sensors such as a full-range air-fuel ratio sensor and a temperature sensor.
11 金具本体
21 センサ素子
23 センサ素子の後端寄り部位
25 電極端子
51 端子金具
61 リード線
71、171,271,371 絶縁部材
77b,177b,277b,377b 絶縁部材の凸部
76b,176b,276b,376b 絶縁部材の凹部
101 センサ
DESCRIPTION OF
101 sensor
Claims (5)
前記センサ素子を、その両表面側からそれぞれ端子金具を介して挟むように配置された電気的絶縁材からなる一対の絶縁部材を有しており、
しかも、各絶縁部材は、その両者が、前記センサ素子をその両表面側からそれぞれ端子金具を介して挟み付けているとき、互いに向き合う相手方をなす絶縁部材と、前記センサ素子を跨ぐ各側縁寄り部位に形成された凸部と凹部とで嵌合するように、互いに反対側となる、一方の側縁寄り部位には凸部を有し、他方の側縁寄り部位には凹部を有する構成のセンサにおいて、
前記凸部が相手方をなす絶縁部材の前記凹部に嵌合して両絶縁部材が、前記センサ素子をその両表面側からそれぞれ端子金具を介して挟み付けているとき、前記凹部が前記凸部の動きを規制して、一方の絶縁部材が、他方の絶縁部材に対し、前記センサ素子を挟み付ける方向に直角な仮想平面に沿ういずれの方向にも動きが規制されるように、前記凸部と前記凹部とが形成されていると共に、該凸部及び該凹部がともに絶縁部材自身で一体に形成されていることを特徴とするセンサ。 A plate-shaped or bar-shaped sensor element that has a detection part on the front end side that is directed to the measurement object and that has electrode terminals on both opposing surfaces near the rear end is arranged through the inside of the cylindrical metal fitting body. The portion close to the rear end of the sensor element protrudes rearward from the rear end of the metal fitting body, and each terminal fitting connected to the tip of the lead wire led out to the outside is pressed against each electrode terminal. A sensor in which an electrical connection is maintained,
The sensor element has a pair of insulating members made of an electrical insulating material arranged so as to sandwich the sensor element from both surface sides via terminal fittings, respectively.
In addition, each insulating member, when both of them sandwich the sensor element from the both surface sides via the terminal fitting, respectively, the insulating member that forms a counterpart facing each other, and the side edges that straddle the sensor element. The convex part formed in the part and the concave part are opposite to each other, and the convex part is provided on one side edge part and the concave part is provided on the other side edge part. In the sensor
When the convex portion is fitted into the concave portion of the other insulating member and the both insulating members sandwich the sensor element from the both surface sides via terminal fittings, the concave portion is the convex portion of the convex portion. The protrusion and the convex portion so that the movement is restricted and the movement of the one insulating member is restricted in any direction along a virtual plane perpendicular to the direction of sandwiching the sensor element with respect to the other insulating member. The sensor is characterized in that the concave portion is formed, and the convex portion and the concave portion are integrally formed by the insulating member itself.
前記凹部が、該隆起部相互の間であることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。 The insulating member has a raised portion protruding in the sandwiching direction at any one of the portions near both side edges, and spaced apart from each other.
The sensor according to claim 1, wherein the recess is between the raised portions.
前記凹部が、該隆起部の頂部において陥没状に形成された穴であることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。 The insulating member has a raised portion protruding in the sandwiching direction on either one of the side edge portions.
The sensor according to claim 1, wherein the concave portion is a hole formed in a depressed shape at the top of the raised portion.
前記筒状体が縮径状に加締められることによって該挟み付け部材が変形して、前記端子金具が前記センサ素子の電極端子に押付けられて電気的接続が保持されてなる構造を有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のセンサ。 The pair of insulating members are arranged so as to sandwich the sensor element from both surface sides via terminal fittings, and both the insulating members are springy in a cylindrical body arranged behind the fitting main body. Is sandwiched by a sandwiching member having
When the cylindrical body is crimped to a reduced diameter, the sandwiching member is deformed, and the terminal fitting is pressed against the electrode terminal of the sensor element to maintain electrical connection. The sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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