JP6724772B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
前記センサ素子に接触する複数の接点バネ(3)と、
複数の前記接点バネを保持するための保持穴(41)を有するバネ用インシュレータ(4)と、
複数の前記接点バネを複数のリード線(52)にそれぞれ接続する複数の接続端子(51)と、
前記バネ用インシュレータ及び複数の前記接続端子を覆う配線用カバー(6)と、を備えるガスセンサ(1)において、
前記バネ用インシュレータによって、前記配線用カバー内の空間(S)は、複数の前記接続端子が配置された接続端子空間(S1)と、前記センサ素子及び複数の前記接点バネが配置された接点バネ空間(S2)とに隔てられており、
前記バネ用インシュレータにおける、複数の前記接続端子と対向する対向端面(401)には、前記接点バネの数と同じ数の挿通孔用凸部(42)が突出して形成されており、
前記バネ用インシュレータには、前記挿通孔用凸部の端面(424)と前記保持穴の端面(413)とに開口して、複数の前記接点バネをそれぞれ挿通させる複数の挿通孔(43)が形成されており、
前記挿通孔の全ては、1つずつ別々に前記挿通孔用凸部に形成されており、
前記接続端子における、前記対向端面と対向する端子端部(510)の最小外形は、前記挿通孔の最大内形よりも大きく、
前記対向端面に開口する、前記挿通孔の開口部は、前記接続端子の前記端子端部によって覆われている、ガスセンサにある。
本発明の第2態様は、排気ガス(G)を測定対象としてガス検出を行うためのセンサ素子(2)と、
前記センサ素子に接触する複数の接点バネ(3)と、
複数の前記接点バネを保持するための保持穴(41)を有するバネ用インシュレータ(4)と、
複数の前記接点バネを複数のリード線(52)にそれぞれ接続する複数の接続端子(51)と、
前記バネ用インシュレータ及び複数の前記接続端子を覆う配線用カバー(6)と、を備えるガスセンサ(1)において、
前記バネ用インシュレータによって、前記配線用カバー内の空間(S)は、複数の前記接続端子が配置された接続端子空間(S1)と、前記センサ素子及び複数の前記接点バネが配置された接点バネ空間(S2)とに隔てられており、
前記バネ用インシュレータにおける、複数の前記接続端子と対向する対向端面(401)には、前記接点バネの数と同じ数の挿通孔用凸部(42)が突出して形成されており、
前記バネ用インシュレータには、前記挿通孔用凸部の端面(424)と前記保持穴の端面(413)とに開口して、複数の前記接点バネをそれぞれ挿通させる複数の挿通孔(43)が形成されており、
前記挿通孔の全ては、1つずつ別々に前記挿通孔用凸部に形成されており、
全ての前記挿通穴用凸部の側面(420)の一部は、前記バネ用インシュレータの側面(402)と同一面に形成されている、ガスセンサにある。
本発明の第3態様は、排気ガス(G)を測定対象としてガス検出を行うためのセンサ素子(2)と、
前記センサ素子に接触する6つの接点バネ(3)と、
6つの前記接点バネを保持するための保持穴(41)を有するバネ用インシュレータ(4)と、
6つの前記接点バネを6つのリード線(52)にそれぞれ接続する6つの接続端子(51)と、
前記バネ用インシュレータ及び6つの前記接続端子を覆う配線用カバー(6)と、を備えるガスセンサ(1)において、
前記バネ用インシュレータによって、前記配線用カバー内の空間(S)は、6つの前記接続端子が配置された接続端子空間(S1)と、前記センサ素子及び6つの前記接点バネが配置された接点バネ空間(S2)とに隔てられており、
前記バネ用インシュレータにおける、6つの前記接続端子と対向する対向端面(401)には、前記接点バネの数と同じ数の挿通孔用凸部(42)が突出して形成されており、
前記バネ用インシュレータには、前記挿通孔用凸部の端面(424)と前記保持穴の端面(413)とに開口して、6つの前記接点バネをそれぞれ挿通させる6つの挿通孔(43)が形成されており、
前記挿通孔の全ては、1つずつ別々に前記挿通孔用凸部に形成されており、
前記バネ用インシュレータの周方向(C)に並ぶ6つの前記挿通孔用凸部を、前記周方向の一方側から順次、第1〜第6の挿通孔用凸部(42A,42B,42C、42D,42E,42F)とした場合、第1の挿通孔用凸部(42A)と第2の挿通孔用凸部(42B)との間、前記第2の挿通孔用凸部と第3の挿通孔用凸部(42C)との間、及び第4の挿通孔用凸部(42D)と第5の挿通孔用凸部(42E)との間、及び前記第5の挿通孔用凸部と第6の挿通孔用凸部(42F)との間の周方向Cにおける第1配置間隔は、前記第3の挿通孔用凸部と前記第4の挿通孔用凸部との間、及び前記第6の挿通孔用凸部と前記第1の挿通孔用凸部との間の前記周方向における第2配置間隔よりも狭い、ガスセンサにある。
本発明の第4態様は、排気ガス(G)を測定対象としてガス検出を行うためのセンサ素子(2)と、
前記センサ素子に接触する複数の接点バネ(3)と、
複数の前記接点バネを保持するための保持穴(41)を有するバネ用インシュレータ(4)と、
複数の前記接点バネを複数のリード線(52)にそれぞれ接続する複数の接続端子(51)と、
前記バネ用インシュレータ及び複数の前記接続端子を覆う配線用カバー(6)と、を備えるガスセンサ(1)において、
前記バネ用インシュレータによって、前記配線用カバー内の空間(S)は、複数の前記接続端子が配置された接続端子空間(S1)と、前記センサ素子及び複数の前記接点バネが配置された接点バネ空間(S2)とに隔てられており、
前記バネ用インシュレータにおける、複数の前記接続端子と対向する対向端面(401)には、前記接点バネの数と同じ数の挿通孔用凸部(42)が突出して形成されており、
前記バネ用インシュレータには、前記挿通孔用凸部の端面(424)と前記保持穴の端面(413)とに開口して、複数の前記接点バネをそれぞれ挿通させる複数の挿通孔(43)が形成されており、
前記挿通孔の全ては、1つずつ別々に前記挿通孔用凸部に形成されており、
前記挿通孔用凸部の側面(420)における、前記バネ用インシュレータの径方向(R)の内側部分の側面部(422)に繋がる周方向(C)の一対の側面部(423)は、互いに平行である、ガスセンサにある。
具体的には、各挿通孔用凸部同士の間に対向端面による凹部が配置されていることにより、結露水がいずれかの挿通孔用凸部の上に載置されたときであっても、この結露水が、複数の挿通孔用凸部の上に跨って載置されることを防止することができる。すなわち、いずれかの挿通孔用凸部に載置された結露水は、この挿通孔用凸部に留まるか、内燃機関等による振動を受けて対向端面による凹部に排水され、場合によってはバネ用インシュレータの側面に排水される。結露水が挿通孔用凸部から凹部等に排水されることにより、凹部の全体に結露水が充満することがない限り、結露水が、複数の挿通孔用凸部の上に跨って載置されることを防止することができる。
本形態のガスセンサ1は、図1に示すように、センサ素子2、複数の接点バネ3、バネ用インシュレータ4、複数の接続端子51及び配線用カバー6を備える。センサ素子2は、排気ガスGを測定対象としてガス検出を行うためのものである。複数の接点バネ3は、センサ素子2における電極リード部222等に接触して、センサ素子2を外部の制御装置と電気的に接続するためのものである。バネ用インシュレータ4は、複数の接点バネ3を保持するための保持穴41を有する。複数の接続端子51は、複数の接点バネ3を、制御装置に接続されるリード線52にそれぞれ接続するものである。配線用カバー6は、バネ用インシュレータ4及び複数の接続端子51を覆うものである。
(内燃機関)
ガスセンサ1は、車両の内燃機関(エンジン)の排気系統の配管内に配置されて、配管内を流れる排気ガスG中の酸素又は特定ガスを検出するものである。ガスセンサ1は、配管内における、触媒の配置箇所よりも上流側に設けることができ、配管内における、触媒の配置箇所よりも下流側に設けることもできる。また、ガスセンサ1を配置する配管は、排気ガスGを利用して内燃機関が吸入する空気の密度を高める過給機の吸入側の配管とすることもできる。また、ガスセンサ1を配置する配管は、内燃機関から排気通路に排気される排気ガスGの一部を、内燃機関の吸気通路に再循環させる排気再循環機構における配管とすることもできる。
図4及び図5に示すように、センサ素子2は、所定の活性化温度において、酸化物イオンを伝導させるイオン伝導性を有する固体電解質体22と、固体電解質体22の両側の表面に配置された一対の電極221A,221B,221C,221Dとを有する。本形態のセンサ素子2は、板状の固体電解質体22に板状のヒータ25を積層して形成された積層タイプのものである。センサ素子2は、図6に示すように、コップ状の固体電解質体22の内周側に棒状のヒータ25を配置して形成されたコップタイプのものとしてもよい。この場合、電極221A,221Dは、固体電解質体22の内周面と外周面とに形成される。
図8に示すように、センサ素子2は、一対の電極221E,221Fが各々設けられた2枚の固体電解質体22A,22Bを用いて構成することもできる。この場合には、2枚の固体電解質体22A,22Bの間に、排気ガスGが導入されるガス室23が形成されている。ガス室23は、絶縁性のセラミック基板26によって囲まれて形成されている。第1固体電解質体22Aの両面には、ガス室23内の排気ガスGの酸素濃度を調整するための一対のポンプ電極221Eが、第1固体電解質体22Aを介して互いに対向する位置に設けられている。一方のポンプ電極221Eは、ガス室23内に配置されており、他方のポンプ電極221Eは、排気ガスGが透過可能な多孔質体からなるガス導入層233内に埋設されている。
図1に示すように、素子用インシュレータ7は、絶縁碍子ともいい、絶縁性のセラミックによって形成されている。素子用インシュレータ7には、センサ素子2を配置するために、挿通方向Lに向けて貫通する配置穴71が形成されている。センサ素子2は、配置穴71内に挿通され、配置穴71の後端側L2に連通された凹部72内に充填されるガラス材73等によって素子用インシュレータ7に固定されている。
図1に示すように、ハウジング81には、素子用インシュレータ7を配置するために、挿通方向Lに向けて貫通するハウジング穴811が形成されている。素子用インシュレータ7は、ハウジング穴811内に挿通され、ハウジング穴811の挿通方向Lの後端側L2の部分に配置されるタルク粉末、スリーブ等のシール材814を介して、ハウジング81の挿通方向Lの後端側L2の端部を内周側に屈曲させることによって、ハウジング81に固定されている。また、ハウジング81の外周の全周には、配管に設けられた取付穴に挿通されたガスセンサ1を、配管に取り付けるための、ねじ部812及びフランジ部813が形成されている。
図2及び図9に示すように、バネ用インシュレータ4には、4つの電極リード部222及び2つの発熱体リード部253にそれぞれ接触する6つの接点バネ3が保持されている。接点バネ3は、バネ用インシュレータ4の保持穴41に配置されるバネ本体部31と、バネ本体部31に対して折り返されて電極リード部222又は発熱体リード部253に接触するバネ接触部32とを有する。バネ接触部32は、バネ接触部32自体の弾性変形、及びバネ本体部31とバネ接触部32とが繋がる屈曲部33の弾性変形によってバネ力(弾性復元力)を作用させて、電極リード部222又は発熱体リード部253に接触する。センサ素子2の挿通方向Lの後端側L2の端部は、互いに対向する3つの接点バネ3同士の間に挟持されている。
図2及び図9に示すように、バネ用インシュレータ4は、絶縁碍子ともいい、絶縁性のセラミックによって形成されている。バネ用インシュレータ4は、素子用インシュレータ7の挿通方向Lの後端側L2に重なって配置されている。バネ用インシュレータ4の保持穴41は、センサ素子2が配置される素子配置穴部411と、6つの接点バネ3がそれぞれ配置される、素子配置穴部411に連通された6つのバネ保持穴部412とを有する。素子配置穴部411及び各バネ保持穴部412は、バネ用インシュレータ4における、挿通方向Lの先端側L1の端面から後端側L2に向けて形成されている。
図2に示すように、接続端子51は、接続金具ともいい、リード線52の導体層と接点バネ3のバネ本体部31における延長部311とを連結するものである。各接続端子51は、筒形状に形成されている。各接続端子51の挿通方向Lの後端側L2の部分は、リード線52の導体層を内側に配置した状態で、リード線52の導体層に圧着されている。各接続端子51の挿通方向Lの先端側L1の部分は、接点バネ3における延長部311を内側に配置した状態で、延長部311に圧着されている。接続端子51が取り付けられたリード線52は、制御装置に配線されるものであり、樹脂による被覆層と、被覆層の内部に配置された導体層とを有するものである。
図2に示すように、配線用カバー6は、その挿通方向Lの先端側L1の部分が、ハウジング81の挿通方向Lの後端側L2の部分の外周に装着されている。本形態の配線用カバー6は、ハウジング81の外周に装着された第1カバー部61と、第1カバー部61の挿通方向Lの後端側L2の端部の外周に装着された第2カバー部62とからなる。第2カバー部62には、配線用カバー6の接続端子空間S1に大気Aを導入するための導入孔621が形成されている。第2カバー部62の内周面には、多孔質のシートによって形成されたフィルタ63が配置されている。フィルタ63は、導入孔621を覆う状態で配置されており、気体を通過させる一方、液体を通過させない性質を有する。
図1に示すように、ハウジング81における、挿通方向Lの先端側L1の端部の外周には、ハウジング81の挿通方向Lの先端側L1に突出する、センサ素子2の検出部21を覆う内側カバー82と、内側カバー82を覆う外側カバー83とが取り付けられている。内側カバー82と外側カバー83との間には、排気ガスGが流通するガス流路830が形成されている。内側カバー82には、排気ガスGを通過させる内側通過孔821が形成されており、外側カバー83には、排気ガスGを通過させる外側通過孔831が形成されている。
図1及び図2に示すように、本形態のバネ用インシュレータ4は、段差部453に配置された皿バネ46によって配線用カバー6内に支持されており、配線用カバー6内の空間Sは、バネ用インシュレータ4及び皿バネ46によって、接続端子空間S1と接点バネ空間S2とに隔てられている。接続端子空間S1は、バネ用インシュレータ4、皿バネ46、配線用カバー6及びブッシュ53に囲まれて形成されている。接点バネ空間S2は、バネ用インシュレータ4、皿バネ46、配線用カバー6、ハウジング81及び素子用インシュレータ7に囲まれて形成されている。
本形態のガスセンサ1においては、複数の接点バネ3を保持するバネ用インシュレータ4の、複数の接続端子51に対向する対向端面401の形状に工夫をしている。この対向端面401には、ガスセンサ1において接点バネ3及び挿通孔43が設けられた数と同じ数の挿通孔用凸部42が形成されている。本形態の接点バネ3は6つと多く、対向端面401には、6つの挿通孔用凸部42がそれぞれ独立して別々に形成されている。そして、各挿通孔用凸部42同士の間を含み、対向端面401における、挿通孔用凸部42を除く残部の全体には、平坦状の凹部44が配置されている。これにより、対向端面401による凹部44には、挿通孔43等の、接点バネ空間S2に繋がる貫通孔が形成されていない。
2 センサ素子
3 接点バネ
4 バネ用インシュレータ
401 対向端面
41 保持穴
42 挿通孔用凸部
43 挿通孔
51 接続端子
6 配線用カバー
Claims (6)
- 排気ガス(G)を測定対象としてガス検出を行うためのセンサ素子(2)と、
前記センサ素子に接触する複数の接点バネ(3)と、
複数の前記接点バネを保持するための保持穴(41)を有するバネ用インシュレータ(4)と、
複数の前記接点バネを複数のリード線(52)にそれぞれ接続する複数の接続端子(51)と、
前記バネ用インシュレータ及び複数の前記接続端子を覆う配線用カバー(6)と、を備えるガスセンサ(1)において、
前記バネ用インシュレータによって、前記配線用カバー内の空間(S)は、複数の前記接続端子が配置された接続端子空間(S1)と、前記センサ素子及び複数の前記接点バネが配置された接点バネ空間(S2)とに隔てられており、
前記バネ用インシュレータにおける、複数の前記接続端子と対向する対向端面(401)には、前記接点バネの数と同じ数の挿通孔用凸部(42)が突出して形成されており、
前記バネ用インシュレータには、前記挿通孔用凸部の端面(424)と前記保持穴の端面(413)とに開口して、複数の前記接点バネをそれぞれ挿通させる複数の挿通孔(43)が形成されており、
前記挿通孔の全ては、1つずつ別々に前記挿通孔用凸部に形成されており、
前記接続端子における、前記対向端面と対向する端子端部(510)の最小外形は、前記挿通孔の最大内形よりも大きく、
前記対向端面に開口する、前記挿通孔の開口部は、前記接続端子の前記端子端部によって覆われている、ガスセンサ。 - 排気ガス(G)を測定対象としてガス検出を行うためのセンサ素子(2)と、
前記センサ素子に接触する複数の接点バネ(3)と、
複数の前記接点バネを保持するための保持穴(41)を有するバネ用インシュレータ(4)と、
複数の前記接点バネを複数のリード線(52)にそれぞれ接続する複数の接続端子(51)と、
前記バネ用インシュレータ及び複数の前記接続端子を覆う配線用カバー(6)と、を備えるガスセンサ(1)において、
前記バネ用インシュレータによって、前記配線用カバー内の空間(S)は、複数の前記接続端子が配置された接続端子空間(S1)と、前記センサ素子及び複数の前記接点バネが配置された接点バネ空間(S2)とに隔てられており、
前記バネ用インシュレータにおける、複数の前記接続端子と対向する対向端面(401)には、前記接点バネの数と同じ数の挿通孔用凸部(42)が突出して形成されており、
前記バネ用インシュレータには、前記挿通孔用凸部の端面(424)と前記保持穴の端面(413)とに開口して、複数の前記接点バネをそれぞれ挿通させる複数の挿通孔(43)が形成されており、
前記挿通孔の全ては、1つずつ別々に前記挿通孔用凸部に形成されており、
全ての前記挿通穴用凸部の側面(420)の一部は、前記バネ用インシュレータの側面(402)と同一面に形成されている、ガスセンサ。 - 排気ガス(G)を測定対象としてガス検出を行うためのセンサ素子(2)と、
前記センサ素子に接触する6つの接点バネ(3)と、
6つの前記接点バネを保持するための保持穴(41)を有するバネ用インシュレータ(4)と、
6つの前記接点バネを6つのリード線(52)にそれぞれ接続する6つの接続端子(51)と、
前記バネ用インシュレータ及び6つの前記接続端子を覆う配線用カバー(6)と、を備えるガスセンサ(1)において、
前記バネ用インシュレータによって、前記配線用カバー内の空間(S)は、6つの前記接続端子が配置された接続端子空間(S1)と、前記センサ素子及び6つの前記接点バネが配置された接点バネ空間(S2)とに隔てられており、
前記バネ用インシュレータにおける、6つの前記接続端子と対向する対向端面(401)には、前記接点バネの数と同じ数の挿通孔用凸部(42)が突出して形成されており、
前記バネ用インシュレータには、前記挿通孔用凸部の端面(424)と前記保持穴の端面(413)とに開口して、6つの前記接点バネをそれぞれ挿通させる6つの挿通孔(43)が形成されており、
前記挿通孔の全ては、1つずつ別々に前記挿通孔用凸部に形成されており、
前記バネ用インシュレータの周方向(C)に並ぶ6つの前記挿通孔用凸部を、前記周方向の一方側から順次、第1〜第6の挿通孔用凸部(42A,42B,42C、42D,42E,42F)とした場合、第1の挿通孔用凸部(42A)と第2の挿通孔用凸部(42B)との間、前記第2の挿通孔用凸部と第3の挿通孔用凸部(42C)との間、及び第4の挿通孔用凸部(42D)と第5の挿通孔用凸部(42E)との間、及び前記第5の挿通孔用凸部と第6の挿通孔用凸部(42F)との間の周方向Cにおける第1配置間隔は、前記第3の挿通孔用凸部と前記第4の挿通孔用凸部との間、及び前記第6の挿通孔用凸部と前記第1の挿通孔用凸部との間の前記周方向における第2配置間隔よりも狭い、ガスセンサ。 - 排気ガス(G)を測定対象としてガス検出を行うためのセンサ素子(2)と、
前記センサ素子に接触する複数の接点バネ(3)と、
複数の前記接点バネを保持するための保持穴(41)を有するバネ用インシュレータ(4)と、
複数の前記接点バネを複数のリード線(52)にそれぞれ接続する複数の接続端子(51)と、
前記バネ用インシュレータ及び複数の前記接続端子を覆う配線用カバー(6)と、を備えるガスセンサ(1)において、
前記バネ用インシュレータによって、前記配線用カバー内の空間(S)は、複数の前記接続端子が配置された接続端子空間(S1)と、前記センサ素子及び複数の前記接点バネが配置された接点バネ空間(S2)とに隔てられており、
前記バネ用インシュレータにおける、複数の前記接続端子と対向する対向端面(401)には、前記接点バネの数と同じ数の挿通孔用凸部(42)が突出して形成されており、
前記バネ用インシュレータには、前記挿通孔用凸部の端面(424)と前記保持穴の端面(413)とに開口して、複数の前記接点バネをそれぞれ挿通させる複数の挿通孔(43)が形成されており、
前記挿通孔の全ては、1つずつ別々に前記挿通孔用凸部に形成されており、
前記挿通孔用凸部の側面(420)における、前記バネ用インシュレータの径方向(R)の内側部分の側面部(422)に繋がる周方向(C)の一対の側面部(423)は、互いに平行である、ガスセンサ。 - 前記対向端面における、複数の前記挿通孔用凸部の形成部位を除く部位は、平坦面である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記バネ用インシュレータの前記対向端面には前記挿通孔以外の貫通孔はなく、
前記バネ用インシュレータの外周面(402)には、段差形状による段差部(453)が形成されており、
前記バネ用インシュレータの外周面と前記配線用カバーの内周面との間は、前記段差部に配置された皿バネ(46)によって全周に亘って閉じられている、請求項1〜5のいずれか1項に記載のガスセンサ。
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