JP4031387B2 - センサの端子接続構造およびセンサの端子接続方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先端側に検出部を有する検出素子の後端側に形成される複数の電極端子部が、それぞれ外部回路接続用のリード線と電気的に接続されるセンサの端子接続構造であり、軸線方向に延びる長尺形状に形成され、先端側が電極端子部に接続される導電性材料からなるリードフレームと、リード線に接続される導電性材料からなる接続端子部材と、を備えるセンサの端子接続構造、および電極端子部とリード線とを電気的に接続するためのセンサの端子接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、先端側に検出部を有し、後端側に複数の電極端子部を有する検出素子と、外部回路接続用のリード線と、を備えて構成されるセンサがある。
このようなセンサにおける電極端子部とリード線とを電気的に接続するためのセンサの端子接続構造としては、リードフレームと接続端子部材とを備える端子接続構造があり、リードフレームと接続端子部材との接続にあたり加締め加工（プレス加工）と溶接とを併用した端子接続構造が知られている。
【０００３】
つまり、接続端子部材に備えられる筒状部にリードフレームの一端を挿入し、プレス加工により筒状部を押しつぶしてリードフレームと接続端子部材とを加締めにより密着させた後、さらに溶接により筒状部とリードフレームとを接合するのである（特許文献１参照）。
【０００４】
このように、加締め加工に加えて溶接を行うことで、リードフレームと接続端子部材との電気的な接続状態を良好にすることができると共に、リードフレームと接続端子部材とをより強固に接続することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２６０４３１号公報（図３、接続端子１８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術のように、リードフレームと接続端子部材との接続にあたり、加締め作業に加えて溶接作業を行う端子接続構造においては、端子接続作業が煩雑となり、また、製造コストが高くなるという問題が生じる。
【０００７】
つまり、溶接作業は、作業環境などの各種条件を厳しく管理する必要があるため作業に要する手間が多くなり、また、リードフレームと接続端子部材との接続に際して、加締め作業および溶接作業の２つの作業を行うと、端子接続作業における作業工数が増大し、作業が煩雑となる。
【０００８】
また、溶接による接合部分は、一度破断した場合には導通状態を良好に維持することが難しいため、何らかの外力が加わりリードフレームと接続端子部材との溶接接合部分が破断すると、リードフレームと接続端子部材とが接触不良状態となり、検出素子の電極端子部とリード線との電気的接続状態を維持できなくなる可能性が高くなる。
【０００９】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、接続端子部材とリードフレームとの接続作業が容易で、外力（引っ張り力など）が印加された場合でも両者の導通を維持できるセンサの端子接続構造、およびそのような端子接続構造を用いるセンサの端子接続方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、先端側に検出部を有する検出素子の後端側に形成される複数の電極端子部が、それぞれ外部回路接続用のリード線と電気的に接続されるセンサの端子接続構造であり、軸線方向に延びる長尺形状に形成され、先端側が電極端子部に接続される導電性材料からなるリードフレームと、リード線に接続される導電性材料からなる接続端子部材と、を備えるセンサの端子接続構造であって、接続端子部材は、リードフレームの後端部を包囲する形状のフレーム固定部を備え、リードフレームは、フレーム固定部に包囲される部分に、軸線方向に対する垂直方向に突出する張り出し部を備え、フレーム固定部には、リードフレームの張り出し部に係合する段差部が形成され、該フレーム固定部にリードフレームが加締め固定されていること、を特徴とするセンサの端子接続構造である。
【００１１】
そして、このセンサの端子接続構造を用いるセンサの端子接続方法としては、請求項５に記載のように、リードフレームの後端部を包囲する形状のフレーム固定部を備えると共に、軸線方向に移動するリードフレームに係合する段差部がフレーム固定部に形成された接続端子部材を用い、リードフレームの後端部をフレーム固定部の内部に挿入したあと、リードフレームを変形させて段差部に係合する張り出し部を形成させると共に、フレーム固定部を加締め変形させて、リードフレームをフレーム固定部に固定させること、を特徴とするセンサの端子接続方法を採ることが出来る。
【００１２】
このセンサの端子接続構造は、接続端子部材が段差部を備えて構成されており、段差部がリードフレームの張り出し部に確実に係合することから、接続端子部材とリードフレームとの電気的な接続状態を良好な状態に維持することができる。また、リードフレームに外力が印加された場合であっても、段差部がリードフレームの張り出し部に係合しているため、リードフレームの移動範囲が制限され、リードフレームが接続端子部材から抜け落ちるのを防止できる。
【００１３】
さらに、このセンサの端子接続構造は、リードフレームの張り出し部と段差部とを係合させると共に、リードフレームをフレーム固定部により加締め固定させて、リードフレームと接続端子部材とを接続する構造である。つまり、加締め固定によりリードフレームと接続端子部材とを接続する構成であることから、検出素子の電極端子部とリード線とを電気的に接続するにあたり、リードフレームと接続端子部材との溶接作業を行う必要がない。このため、リードフレームと接続端子部材との接続作業において、煩雑な作業（溶接作業）を行う必要が無くなり、また、溶接に必要な設備等が不要となる。
【００１４】
また、このセンサの端子接続構造については、フレーム固定部が、段差部が形成される平板状の背面部と、該背面部の両端部から延設される２つの側面部と、リードフレームのうち段差部との当接面の裏面に係合する形状であり、側面部のうち背面部との接続側とは反対側の端部に形成される段差対応部と、を備え、段差対応部を有する端部がリードフレームを介して背面部に対向するように、リードフレームの挿通方向に垂直な断面形状が略Ｃ字型となるように、２つの側面部が形成されており、背面部および２つの側面部がリードフレームの後端部を包囲すると共に、段差部および段差対応部がそれぞれリードフレームに係合する、という構成を採る。
【００１５】
そして、このセンサの端子接続構造を用いたセンサの端子接続方法としては、段差対応部を有する端部が背面部に対向するように、リードフレームの挿通方向に垂直な断面形状が略Ｃ字型に形成された２つの側面部を有するフレーム固定部を備える接続端子部材を用い、背面部および２つの側面部からなるフレーム固定部の内部にリードフレームの後端部を挿入したあと、側面部のうち段差対応部が形成された端部を背面部に近づけるように２つの側面部をそれぞれ変形させて、２つの側面部の変形に伴い、段差部および段差対応部によりリードフレームを変形させて張り出し部を形成させることで、段差部および段差対応部にリードフレームの張り出し部を係合させると共に、リードフレームをフレーム固定部に固定させるセンサの端子接続方法を用いる。
【００１６】
このセンサの端子接続構造は、フレーム固定部のうち背面部および２つの側面部がリードフレームを包囲すると共に、段差部および段差対応部がそれぞれリードフレームに係合するように構成されている。このように、段差部に加えて、段差対応部がリードフレームに係合することにより、接続端子部材とリードフレームとの電気的な接続状態をより良好にできると共に、接続端子部材とリードフレームとの接合強度を増大させることができる。
【００１７】
また、背面部および２つの側面部でリードフレームを加締め固定するために側面部を変形させる作業に伴い、段差部および段差対応部によりリードフレームを変形させて張り出し部を形成させることで、段差部および段差対応部のそれぞれにリードフレームを係合させている。このため、リードフレームを段差部および段差対応部のそれぞれに係合させるためにリードフレームを変形させる作業と、背面部および２つの側面部でリードフレームを加締め固定するように側面部を変形させる作業とを、１つの作業で実行することができる。
【００１８】
よって、本発明によれば、接続端子部材とリードフレームとの接続作業の煩雑さをより軽減できると共に、接続端子部材とリードフレームとの電気的な接続状態がより良好で、接続端子部材とリードフレームとの接合強度が高いセンサの端子接続構造を得ることができる。また、リードフレームを変形させる作業と、側面部を変形させる作業とを、１つの作業で実行できるため、接続端子部材とリードフレームとの接続作業における作業工数を減少させることができ、端子接続作業の繁雑さを軽減することができる。
【００１９】
さらに、このセンサの端子接続構造においては、接続端子部材が、フレーム固定部の内側から外側にかけて貫通する開口部が形成されており、該開口部の開口端面が段差部として備えられ、リードフレームの張り出し部が開口部に配置されると共に開口端面に係合する、という構成を採る。
【００２０】
そして、このセンサの端子接続構造を用いたセンサの端子接続方法としては、２つの側面部の変形に伴い、リードフレームの一部が開口部の内部に配置されるように、段差対応部によりリードフレームを変形させて張り出し部を形成することで、リードフレームの張り出し部と段差部とを係合させるセンサの端子接続方法を採る。
【００２１】
つまり、接続端子部材の開口部にリードフレームの一部（張り出し部）を配置することで、開口部の開口端面を、リードフレームに係合する段差部として機能させることができる。これにより、接続端子部材に対するリードフレームの移動範囲を制限できると共に、接続端子部材とリードフレームとの電気的接続を維持することができる。
【００２２】
また、側面部を変形させるという１つの作業を実行することにより、リードフレームの張り出し部を形成させて段差部および段差対応部に係合させる作業と、背面部および２つの側面部でリードフレームを加締め固定させる作業とを、同時に実行することができる。
【００２３】
よって、本発明によれば、溶接作業が不要であるため、接続端子部材とリードフレームとの接続作業の煩雑さを軽減できると共に、接続端子部材とリードフレームとの電気的な接続状態が良好で、両者の接合強度が高いセンサの端子接続構造を得ることができる。また、リードフレームに張り出し部を形成させる作業と、加締め固定のために側面部を変形させる作業とを、１つの作業で同時に実行できるため、端子接続作業の繁雑さを軽減することができる。
【００２４】
また、上述のセンサの端子接続構造においては、請求項２に記載のように、段差対応部が、側面部のうち背面部との接続側とは反対側の端部から突出して設けられる凸部として形成され、２つの側面部に設けられる２つの凸部は、それぞれが同時に開口部に収容できる形状に形成されているとよい。
【００２５】
そして、このセンサの端子接続構造を用いるセンサの端子接続方法としては、請求項６に記載のように、２つの側面部の変形に伴い、リードフレームの一部が開口部の内部に配置されるように、凸部によりリードフレームを変形させて張り出し部を形成することで、リードフレームの張り出し部と段差部とを係合させるセンサの端子接続方法を採ることが出来る。
【００２６】
つまり、このような凸部として形成された２つの段差対応部は、同時に開口部の内部に対して収容できる形状に形成されることから、２つの側面部の変形に伴い、開口部の内部に配置される張り出し部が形成されるように、容易にリードフレームを変形させることができる。
【００２７】
これにより、リードフレームと接続端子部材との接続作業の煩雑さを軽減することができる。また、凸部としての段差対応部が、段差部に加えてリードフレームに係合することで、リードフレームと接続端子部材との電気的な接続状態を良好にできると共に、両者の接続強度を増大させることができる。
【００２８】
なお、２つの凸部は、例えば、リードフレームに対向する部分の断面積の合計値が開口部の開口面積よりも小さくなるように形成されているとよい。
ところで、接続端子部が凸部としての段差対応部を備える場合には、リードフレームをフレーム固定部の内部に挿入する際に、リードフレームが凸部の端部に係止されて、フレーム固定部への挿入が阻止されないように注意を払う必要が生じるため、接続作業が煩雑となる虞がある。
【００２９】
そこで、上述のセンサの端子接続構造においては、請求項３に記載のように、凸部の先端部が、該凸部の後端部に近づくほど側面部との距離が長くなるテーパ形状に形成されているとよい。
このようなテーパ形状の凸部を設けることで、リードフレームの後端部をフレーム固定部に挿入するにあたり、リードフレームが凸部の端部に係止されることなく、滑らかにフレーム固定部の内部に挿入することができる。
【００３０】
よって、本発明によれば、リードフレームと接続端子部との接続作業の煩雑さを軽減できるセンサの端子接続構造を得ることができる。
なお、凸部における先端部とは、フレーム固定部へのリードフレームの挿入時に、凸部のうちで最先にリードフレームに接触する端部のことであり、凸部における後端部とは、凸部におけるリードフレームの挿通方向の両端部のうち、先端部とは反対側の端部のことである。
【００３１】
また、フレーム固定部に対してリードフレームを固定する際には、検出素子の電極端子部とリードフレームとが確実に接続されるように、フレーム固定部とリードフレームとの挿入方向における相対位置を所定位置に設定する必要がある。このため、リードフレームと接続端子部材との接続作業においては、両者の相対位置が所定位置となるように注意を払う必要がある。
【００３２】
そこで、上述のセンサの端子接続構造においては、請求項４に記載のように、接続端子部材が、フレーム固定部に配置されるリードフレームの位置決めを行う位置決め係止部を備えるとよい。
このような位置決め係止部を設けることで、フレーム固定部に対してリードフレームを挿入するにあたり、リードフレームを位置決め係止部に当接させることで、フレーム固定部とリードフレームとの挿入方向における相対位置を、容易に一定位置に定めることができる。このとき、センサ全体の構成に基づいてリードフレームが適切な位置に配置されるように、接続端子部における位置決め係止部の形成位置を設定することで、フレーム固定部とリードフレームとの相対位置を、容易に適切な位置に設定することができる。
【００３３】
よって、本発明によれば、接続端子部材とリードフレームとの接続作業の煩雑さを軽減できるセンサの端子接続構造を得ることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の端子接続構造を適用したセンサの実施例を、図面と共に説明する。なお、本実施例では、特定ガスを検出するガスセンサの一種である全領域空燃比センサ２（以下、空燃比センサ２ともいう）について説明する。なお、空燃比センサ２は、自動車や各種内燃機関における空燃比フィードバック制御に使用するために、測定対象となる排ガス中の特定ガスを検出する検出素子（ガスセンサ素子）が組み付けられるとともに、内燃機関の排気管に装着される。
【００３５】
図１は、本実施例の空燃比センサ２の全体構成を示す断面図である。
空燃比センサ２は、排気管に固定するためのネジ部１０３が外表面に形成された筒状の主体金具１０２と、軸線方向（図中上下方向）に延びる板状形状をなす検出素子４と、検出素子４の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ６と、検出素子４とセラミックスリーブ６との間に配置される５個のリードフレーム１０と、外部回路（例えば、電子制御装置（ＥＣＵ））接続用のリード線４６にリードフレーム１０を電気的に接続する接続端子部材２４と、を備えている。
【００３６】
このうち、リードフレーム１０および接続端子部材２４が、センサの端子接続構造９を構成している。
検出素子４は、軸線方向に延びる板状形状をなし、測定対象となるガスに向けられる先端側（図中下方）に検出部８が形成され、後端側（図中上方）の外表面のうち表裏の位置関係となる第１板面２１および第２板面２３に電極端子部３０，３１，３２，３４，３６が形成されている。リードフレーム１０は、検出素子４とセラミックスリーブ６との間に配置されることで、検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３４，３６にそれぞれ電気的に接続される。
【００３７】
なお、主体金具１０２の筒内部には、検出素子４の径方向周囲を取り囲む状態で、筒状のセラミックホルダ１０６、タルク粉末１０８および上述のセラミックスリーブ６が、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。また、セラミックスリーブ６と主体金具１０２の後端部との間には、加締リング１１２が配置されており、セラミックホルダ１０６と主体金具１０２の筒内部との間には、気密性を維持するためのパッキン１０９が配置されている。なお、主体金具１０２の後端部１１４は、加締リング１１２を介してセラミックスリーブ６を先端側に押し付けるように、加締められている。
【００３８】
検出素子４は、軸線方向（図１における上下方向）に延びる板状形状に形成された素子部と、同じく軸線方向に延びる板状形状に形成されたヒータとが積層されて、長方形状の軸断面を有する板状形状に形成されている。なお、空燃比センサ２として用いられる検出素子４は従来公知のものであるため、その内部構造等の詳細な説明は省略するが、その概略構成は以下のようである。
【００３９】
まず、素子部は、固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素濃淡電池素子と、同じく固体電解質基板の両側に多孔質電極を形成した酸素ポンプ素子と、これらの両素子の間に積層され、中空の測定ガス室を形成するためのスペーサとから構成される。この固体電解質基板は、イットリアを安定化剤として固溶させたジルコニアから形成され、多孔質電極は、Ｐｔを主体に形成される。また、測定ガス室を形成するスペーサは、アルミナを主体に構成されており、中空の測定ガス室の内側には、酸素濃淡電池素子の一方の多孔質電極と、酸素ポンプ素子の一方の多孔質電極が露出するように配置されている。なお、測定ガス室は、素子部の先端側に位置するように形成されており、この測定ガス室が形成される部分が検出部８に相当する。
【００４０】
ついで、ヒータは、アルミナを主体とする絶縁基板の間に、Ｐｔを主体とする発熱抵抗体パターンが挟み込まれて形成されている。
そして、素子部とヒータとは、セラミック層（例えば、ジルコニア系セラミックやアルミナ系セラミック）を介して互いに接合される。
【００４１】
このような検出素子４では、第１板面２１の後端側（図１における上側）に３個の電極端子部３０，３１，３２が形成され、第２板面２３の後端側に２個の電極端子部３４，３６が形成されている。電極端子部３０，３１，３２は、素子部に形成されるものであり、１つの電極端子部は、測定ガス室の内側に露出する酸素濃淡電池素子の一方の多孔質電極と酸素ポンプ素子の一方の多孔質電極と共用する形で電気的に接続される。また、電極端子部３０，３１，３２のうち残りの２つの電極端子部は、酸素濃淡電池素子の他方の多孔質電極と酸素ポンプ素子の他方の多孔質電極と各々電気的に接続されている。また、電極端子部３４，３６は、ヒータに形成されるものであり、ヒータの厚さ方向に横切るビア（図示せず）を介して発熱抵抗体パターンの両端に各々接続されている。
【００４２】
つまり、電極端子部３０，３１，３２は、排気ガス中の特定ガスの検出結果に応じた電流（検出電流）が流れることとなり、電極端子部３４，３６は、ヒータの発熱に用いられる電流（ヒータ電流）が流れることとなる。
そして、検出素子４は、図１に示すように、先端側（図１における下方）の検出部８が、排気管に固定される主体金具１０２の先端より突出した状態で、この主体金具１０２の内部に固定される。
【００４３】
一方、図１に示すように、主体金具１０２の先端側（図１における下方）外周には、検出素子４の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ４２，４３が、溶接等によって取り付けられている。
また、主体金具１０２の後端側外周には、外筒４４が溶接等により固定されている。外筒４４の後端側（図１における上方）の内側には、５本のリード線４６（２本は図示省略）を挿通するためのリード線挿通孔が形成されたセラミックセパレータ４８とグロメット５０とが配置されている。なお、リード線４６は、検出素子４の各電極端子部３０，３１，３２，３４，３６と外部との電気的接続を、接続端子部材２４およびリードフレーム１０を介して行うために備えられる。
【００４４】
セラミックセパレータ４８は、セラミックからなる絶縁材料で構成されており、軸線方向略中央の外周面に全周にわたり外向きに突出するフランジ部６２が形成されている。このフランジ部６２は、外筒４４において内向きに突出する形態で形成された外筒側支持部６４と、セラミックセパレータ４８のうちフランジ部６２よりも先端側部分（図１における下側部分）の周囲を包囲する筒状の筒状部材７８と、の間で支持されている。なお、筒状部材７８は、外筒４４において内向きに突出する形状の筒状部材保持部７９とセラミックセパレータ４８の先端側部分との間で挟持されることにより保持されている。
【００４５】
また、グロメット５０は、ゴムなどの弾性材料で形成されており、外筒４４の後端側の開口部の内側に配置され、外筒４４に形成される加締め部６５により保持されている。
検出素子４は、主体金具１０２の筒内先端側から順番に配置されるセラミックホルダ１０６、タルク粉末１０８、セラミックスリーブ６と、セラミックスリーブ６との間に配置されるリードフレーム１０とを介して主体金具１０２に保持されている。また、検出素子４は、電極端子部３０，３１，３２，３４，３６が形成された後端側における径方向周囲が、セラミックスリーブ６に覆われた状態で保持される。
【００４６】
図２に、検出素子４および５本のリードフレーム１０が挿通孔５４に配置された状態のセラミックスリーブ６を２分割したときの縦断面を表す一部断面斜視図を示す。なお、図２では、セラミックスリーブ６のみを断面として表しており、検出素子４およびリードフレーム１０は、断面ではなく外観を表している。
【００４７】
セラミックスリーブ６は、図２に示すように、軸線方向に延びる筒状の本体部５８と、本体部５８の後端側（図における上方）に突出する突出部５２と、本体部５８の後端側外周面から外向きに延設された最も外径が大きい径大部５１と、を備えて形成されると共に、検出素子４およびリードフレーム１０を挿通するための挿通孔５４が、中心軸部分の先端側から後端側にかけて貫通して形成されている。
【００４８】
また、セラミックスリーブ６は、挿通孔５４のうち、検出素子４の第１板面２１および第２板面２３に対応する内壁の後端側に、内壁面から内向きに突出して形成されるリブ部５５がそれぞれ２個ずつ（図２では、１個のみを図示）備えられている。挿通孔５４の後端側に備えられる４個のリブ部５５は、６個のリードフレーム配置領域５６（図２では、１個のみを図示）の境界を形成している。
【００４９】
さらに、セラミックスリーブ６の後端面（図２における上端面）には、軸線方向（図２における上下方向）に高低差を有する凹凸形状に形成された後端面段差部５７が形成されている。後端面段差部５７は、セラミックスリーブ６のうち最も後端側に位置する４個の後端側凸状部５９（図２では、２個の図示を省略）と、後端側凸状部５９よりも先端側方向に窪んだ形状の６個の後端側凹状部６０（図２では、２個の図示を省略）とから形成されている。なお、後端側凸状部５９は、リブ部５５と一体に構成されている。
【００５０】
後端側凸状部５９およびリブ部５５は、リードフレーム配置領域５６および後端側凹状部６０に配置される複数のリードフレーム１０どうしが接触するのを阻止する仕切り部として機能している。つまり、後端側凸状部５９およびリブ部５５を有するセラミックスリーブ６は、隣接して配置されるリードフレーム１０どうしが電気的に導通するのを阻止することにより、電流経路が不良となるのを防止することができる。
【００５１】
次に、リードフレーム１０について説明する。
図６に、リードフレーム１０の外観を表した斜視図を示す。なお、図６では、リードフレーム１０のうち後述する後端面当接部１７から接合部１９に至る部分の一部を省略して表している。
【００５２】
リードフレーム１０は、導電性材料（インコネルなど）からなる板状部材を曲げ加工して形成されており、図６に示すように、フレーム本体１２と、フレーム本体１２の先端側（図における下側）が折り曲げられて形成された折曲部１４と、を備えて構成されている。
【００５３】
リードフレーム１０のうちフレーム本体１２の後端（図における上側端部）には、接続端子部材２４に接合される接合部１９が形成されている。また、フレーム本体１２のうち検出素子４とセラミックスリーブ６（詳細には、挿通孔５４の内壁面）との間に配置される部分には、検出素子４とセラミックスリーブ６との隙間間隔方向が振幅方向となる波形形状の波状部分１６が形成されている。
【００５４】
さらに、フレーム本体１２のうちセラミックスリーブ６の後端面（詳細には、後端面段差部５７）に配置される部分には、後端側凹状部６０に当接する面を形成するように折り曲げられた後端面当接部１７が形成されている。また、フレーム本体１２のうち、後端面当接部１７の先端側に隣接する位置決め部１８は、セラミックスリーブ６のリードフレーム配置領域５６に配置される。
【００５５】
次に、接続端子部材２４について説明する。
図３に、リードフレーム１０および接続端子部材２４からなる端子接続構造９の斜視図を示す。
なお、図３では、リード線４６が接続された状態の接続端子部材２４を示しており、リードフレーム１０のうち軸線方向における中間部分を省略して表している。また、リード線４６は、導電性材料からなる芯線４７と、芯線４７の周囲を被覆する絶縁性材料からなる被覆部４９とを備えて構成されている。
【００５６】
接続端子部材２４は、導電性材料（例えば、インコネルなど）により形成されており、リードフレーム１０（詳細には、接合部１９）を固定するためのフレーム固定部２５と、リード線４６（詳細には、芯線）を固定するためのリード線固定部２６と、フレーム固定部２５およびリード線固定部２６を連結する連結部２７と、を備えて構成されている。
【００５７】
連結部２７は、縦断面形状が略Ｕ字形状となるように曲げ加工された変形部２８が形成されており、変形部２８が弾性変形することでフレーム固定部２５とリード線固定部２６との距離を変更可能に構成されている。
次に、図４の左側に、リードフレーム１０およびリード線４６が接続される前の接続端子部材２４を表す斜視図を示し、図４の右側に、左側に示した接続端子部材２４におけるＢ−Ｂ視断面を表した一部断面斜視図を示す。
【００５８】
また、図５に、接続端子部材２４のうち、連結部２７の一部とフレーム固定部２５に相当する部分の展開図を示す。
図５に示すように、フレーム固定部２５は、連結部２７の軸線方向先端側に連続して形成された平板状の背面部３７と、背面部３７の左側端部および右側端部からそれぞれ延設される２つの側面部３８と、側面部３８のうち背面部３７との接続側とは反対側の端部に形成される２つの凸部３９と、を備えて構成されている。
【００５９】
なお、背面部３７は、板面の略中央部分に板面の厚さ方向に貫通する四角形の開口部４０が形成されている。開口部４０の開口端面のうち先端側に位置する開口端面４１は、フレーム固定部２５におけるリードフレーム１０の挿通方向（図における上下方向）に略垂直な面として形成されている。
【００６０】
また、凸部３９の先端部７１は、後端部７２に近づくほど側面部３８との距離が長くなるテーパ形状に形成されている。なお、凸部３９における先端部７１とは、フレーム固定部２５へのリードフレーム１０の挿入時に、凸部３９のうちで最先にリードフレーム１０に接触する端部のことであり、凸部３９における後端部７２とは、凸部３９におけるリードフレーム１０の挿通方向の両端部のうち、先端部７１とは反対側の端部のことである。
【００６１】
このフレーム固定部２５のうち、側面部３８は、凸部３９を有する端部が背面部３７に対向するように、リードフレーム１０の挿通方向に垂直な断面形状が略Ｃ字型に曲げ加工されることで、図４に示すように形成される。これにより、フレーム固定部２５は、背面部３７および２つの側面部３８により、リードフレーム１０の接合部１９を包囲できる形状となる。
【００６２】
なお、２つの凸部３９は、側面部３８が曲げ加工されたときにリードフレーム１０に対向する部分の断面積の合計値が、開口部４０の開口面積よりも小さくなるように形成されている。すなわち、２つの凸部３９は、開口部４０に対して同時に収容できる形状に形成されている。
【００６３】
次に、図４に示すように形成された接続端子部材２４に対して、リードフレーム１０を固定する作業手順について、図７に示す説明図を用いて説明する。
図７は、接続端子部材２４のうち、フレーム固定部２５に相当する部分の断面図により、リードフレーム１０の固定作業における各段階を表した説明図である。なお、図７では、図３を援用して示す接続端子部材２４におけるＡ−Ａ視断面に相当する断面図を表している。
【００６４】
まず、接続端子部材２４のフレーム固定部２５に対して、接合部１９を挿入可能な位置にリードフレーム１０を配置し（図７のうち左側に示す断面図参照）、そのあと、リードフレーム１０をフレーム固定部２５に挿入して、接続端子部材２４の変形部２８に接合部１９（リードフレーム１０の後端）が当接するまで、リードフレーム１０を移動させる（図７のうち中央に示す断面図参照）。このとき、凸部３９の先端部７１がテーパ形状であることから、リードフレーム１０が凸部３９に係止されることなく、滑らかにフレーム固定部２５の内部にリードフレーム１０を挿入させることができる。
【００６５】
次に、側面部３８のうち凸部３９が形成された端部を背面部３７に近づけるように、２つの側面部３８に対して外力Ｆを印加することで、側面部３８を加締め変形させる。この側面部３８の変形に伴い、凸部３９によりリードフレーム１０（接合部１９）の一部を開口部４０に向けて変形させることにより、リードフレーム１０の一部が開口部４０の内部に配置される。つまり、背面部３７の開口部４０および凸部３９によりリードフレーム１０（接合部１９）を変形させて張り出し部１１を形成させる。なお、張り出し部１１は、リードフレーム１０の軸線方向に対する垂直方向に突出する形状に形成される。
【００６６】
このような側面部３８の変形作業により、開口部４０の開口端面４１および凸部３９のそれぞれにリードフレーム１０の張り出し部１１を係合させると共に、リードフレーム１０をフレーム固定部２５に加締め固定させることができる（図７のうち右側に示す断面図参照）。
【００６７】
この結果、リードフレーム１０の張り出し部１１が開口部４０の内部に配置されることにより、張り出し部１１が開口端面４１および凸部３９のそれぞれに係合する状態となり、リードフレーム１０は、フレーム固定部２５から抜け落ちるのが防止される。また、リードフレーム１０は、フレーム固定部２５のうち凸部３９および背面部３７に確実に当接するため、接続端子部材２４との電気的接続状態が良好となる。
【００６８】
次に、接続端子部材２４のうちリード線固定部２６について簡単に説明する。リード線固定部２６は、図３および図４に示すように、連結部２７から連続して形成されるリード線背面部８０と、リード線背面部８０の左右両側部からそれぞれ延設される２つのリード線側面部８１と、を備えて構成されている。
【００６９】
リード線固定部２６は、２つのリード線側面部８１がそれぞれ曲げ加工されることで、リード線背面部８０と２つのリード線側面部８１とによりリード線４６の芯線４７を包囲できる形状に形成される（図４参照）。そして、このように形成されたリード線固定部２６に対してリード線４６の芯線４７を挿通した後、リード線背面部８０および２つのリード線側面部８１により囲まれる部分の断面積が縮小されるように、リード線側面部８１を加締め変形させることで、リード線４６の芯線をリード線固定部２６に固定することができる（図３参照）。
【００７０】
以上説明したように、本発明の空燃比センサ２においては、検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３４，３６とリード線４６とを電気的に接続する端子接続構造として、リードフレーム１０および接続端子部材２４を備える端子接続構造９を用いている。
【００７１】
この端子接続構造９は、接続端子部材２４における開口部４０の開口端面４１および凸部３９がリードフレーム１０の張り出し部１１に確実に係合することから、接続端子部材２４とリードフレーム１０との電気的な接続状態を良好な状態に維持することができる。また、リードフレーム１０に外力が印加された場合であっても、開口端面４１および凸部３９がリードフレーム１０の張り出し部１１に係合しているためリードフレーム１０の移動範囲が制限され、リードフレーム１０が接続端子部材２４から抜け落ちるのを防止できる。
【００７２】
さらに、この端子接続構造９は、リードフレーム１０の張り出し部１１と開口部４０の開口端面４１および凸部３９を係合させると共に、リードフレーム１０をフレーム固定部２５により加締め固定させて、リードフレーム１０と接続端子部材２４とを接続する構造である。つまり、加締め固定によりリードフレーム１０と接続端子部材２４とを接続する構成であることから、検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３４，３６とリード線４６とを電気的に接続するにあたり、リードフレーム１０と接続端子部材２４との溶接作業を行う必要がない。このため、リードフレーム１０と接続端子部材２４との接続作業において、煩雑な作業（溶接作業）を行う必要が無くなり、また、溶接に必要な設備等が不要となる。
【００７３】
よって、本実施例によれば、接続端子部材２４とリードフレーム１０との接続作業が容易となり、外力が印加された場合でも両者の導通を維持できる端子接続構造を得ることができる。また、この端子接続構造９を用いたセンサの端子接続方法によれば、接続端子部材２４とリードフレーム１０との接続作業の煩雑さを解消でき、また、溶接作業用の設備が不要であることから、端子接続構造を安価に製造することができる。
【００７４】
さらに、端子接続構造９においては、背面部３７および２つの側面部３８でリードフレーム１０を加締め固定するように側面部３８を変形させる作業に伴い、開口部４０の開口端面４１および凸部３９によりリードフレーム１０を変形させて張り出し部１１を形成させることで、開口端面４１および凸部３９のそれぞれにリードフレーム１０を係合させている。つまり、リードフレーム１０を開口部４０の開口端面４１および凸部３９のそれぞれに係合させるためにリードフレーム１０を変形させる作業と、背面部３７および２つの側面部３８でリードフレーム１０を加締め固定するように側面部３８を変形させる作業とを、１つの作業で実行することができる。
【００７５】
よって、接続端子部材２４とリードフレーム１０との接続作業における作業工数を減少させることができ、端子接続作業の繁雑さを軽減することができる。
なお、２つの凸部３９は、開口部４０に対して同時に収容できる形状に形成されていることから、側面部３８が曲げ加工される時に、リードフレーム１０の一部を確実に開口部４０に配置させることができるとともに、張り出し部１１を確実に形成させることが出来る。
【００７６】
また、端子接続構造９においては、接続端子部材２４が、連結部２７に変形部２８を備えて形成されており、フレーム固定部２５にリードフレーム１０を挿入する際には、リードフレーム１０の後端を変形部２８に当接させる事で、フレーム固定部２５におけるリードフレーム１０の位置決めを行うことができる。なお、連結部２７における変形部２８の形成位置は、空燃比センサ２の全体の構成に基づいて、リードフレーム１０が検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３４，３６に当接する位置に配置されるように適宜調整すればよい。
【００７７】
なお、上記実施例の端子接続構造９においては、接続端子部材２４に形成される開口部４０の開口端面４１が特許請求の範囲に記載の段差部に相当し、凸部３９が段差対応部に相当し、変形部２８が位置決め係止部に相当し、リードフレーム１０の接合部１９がリードフレームの後端部に相当する。
【００７８】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
ここで、参考実施形態について説明する。
参考実施形態の一例としては、接続端子部材として、背面部３７に内面凸部７３を有し、側面部３８に凹状部７４を有する第２フレーム固定部７５を備える第２接続端子部材７６を用いて、端子接続構造を構成したものを挙げることができる。なお、第２接続端子部材７６は、上述の接続端子部材２４に対して、開口端面４１に代えて内面凸部７３を備え、凸部３９に代えて凹状部７４を備えることで構成することができる。
【００７９】
ここで、第２接続端子部材７６に対して、リードフレーム１０を固定する作業手順について、図８を用いて説明する。
図８は、第２接続端子部材７６のうち第２フレーム固定部７５に相当する部分の断面図により、リードフレーム１０の固定作業における各段階を表した説明図である。なお、図８では、第２接続端子部材７６のうち、図３を援用して示す接続端子部材２４におけるＡ−Ａ視断面に相当する断面図を表している。
【００８０】
まず、第２接続端子部材７６の第２フレーム固定部７５に対して、接合部１９を挿入可能な位置にリードフレーム１０を配置し（図８のうち左側に示す断面図参照）、そのあと、リードフレーム１０を第２フレーム固定部７５に挿入して、第２接続端子部材７６の変形部２８に接合部１９（リードフレーム１０の後端）が当接するまで、リードフレーム１０を移動させる（図８のうち中央に示す断面図参照）。このとき、内面凸部７３の先端部８７がテーパ形状であることから、リードフレーム１０が内面凸部７３に係止されることなく、滑らかに第２フレーム固定部７５の内部にリードフレーム１０を挿入させることができる。
【００８１】
なお、内面凸部７３の先端部８７は、内面凸部７３の後端部８８に近づくほど背面部３７との距離が長くなるテーパ形状に形成されている。なお、内面凸部７３における先端部８７とは、第２フレーム固定部７５へのリードフレーム１０の挿入時に、内面凸部７３のうちで最先にリードフレーム１０に接触する端部のことであり、内面凸部７３における後端部８８とは、内面凸部７３におけるリードフレーム１０の挿通方向の両端部のうち、先端部８７とは反対側の端部のことである。
【００８２】
次に、側面部３８のうち凹状部７４が形成された端部を背面部３７に近づけるように、２つの側面部３８に対して外力Ｆを印加することで、側面部３８を加締め変形させる。この側面部３８の変形に伴い、内面凸部７３によりリードフレーム１０（接合部１９）の一部を凹状部７４に向けて変形させることにより、リードフレーム１０の一部が凹状部７４の内部に配置される。つまり、背面部３７の内面凸部７３および側面部３８の凹状部７４によりリードフレーム１０（接合部１９）を変形させて張り出し部１１を形成させることで、内面凸部７３および凹状部７４のそれぞれにリードフレーム１０の張り出し部１１を係合させると共に、リードフレーム１０を第２フレーム固定部７５に加締め固定させる（図８のうち右側に示す断面図参照）。
【００８３】
なお、張り出し部１１は、リードフレーム１０の軸線方向に対する垂直方向に突出する形状に形成される。
このような作業を行うことにより、第２接続端子部材７６の第２フレーム固定部７５に対してリードフレーム１０が加締め固定される。この結果、リードフレーム１０の張り出し部１１が内面凸部７３およびの凹状部７４に係合する状態となり、リードフレーム１０は、第２フレーム固定部７５から抜け落ちるのが防止される。また、リードフレーム１０は、第２フレーム固定部７５のうち内面凸部７３およびの凹状部７４に確実に当接するため、第２接続端子部材７６との電気的接続状態が良好となる。
【００８４】
これらのことから、第２接続端子部材７６およびリードフレーム１０を備える第２端子接続構造８３については、溶接作業を行うことなく第２接続端子部材７６およびリードフレーム１０の電気的な接続を良好な状態とすることができる。よって、第２端子接続構造８３については、上述した端子接続構造９と同様に、第２接続端子部材７６とリードフレーム１０との接続作業が容易で、外力（引っ張り力など）が印加された場合でも両者の導通を維持できるという効果を得ることが出来る。
【００８５】
次に、本発明における他の実施形態について説明する。
本発明の接続端子部材としては、図９に示すように、開口部４０に連通したスリット部８５を有して構成される第３接続端子部材８４を用いてもよい。なお、図９は、第３接続端子部材８４のうち、連結部２７の一部とフレーム固定部２５に相当する部分の展開図である。
【００８６】
第３接続端子部材８４は、上述の端子接続構造９に備えられる接続端子部材２４に対して、開口部４０の周囲を囲む開口端面４１のうち先端側の中央部分から背面部３７の先端部に至る部分にスリット部８５を形成することで構成される。なお、リードフレームを開口部４０の開口端面４１に係合させるために、スリット部８５の開口幅（図における横向き寸法）を開口部４０の開口幅よりも小さく設定している。
【００８７】
この第３接続端子部材８４においても、開口部４０の開口端面４１がリードフレームと係合することで、リードフレームとの接続状態を強固な状態にすることが出来る。
次に、接続端子部材２４から凸部３９を取り除いた構成の第４接続端子部材を用いて、端子接続構造を構成してもよい。つまり、第４接続端子部材を用いる場合には、リードフレーム１０の張り出し部１１の形成作業を側面部３８の加締め変形作業よりも先に実施しておき、その後、側面部３８を加締め変形して、側面部３８および背面部３７によりリードフレーム１０を加締め固定するのである。
【００８８】
この第４接続端子部材は、張り出し部１１を開口端面４１に係合させることなく、単に背面部３７と２つの側面部３８とでリードフレームを加締め固定する端子接続構造に比べて、リードフレームとの接合強度を大きくすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の全領域空燃比センサの全体構成を示す断面図である。
【図２】 検出素子およびリードフレームが挿通孔に配置された状態のセラミックスリーブを２分割したときの縦断面を表す一部断面斜視図である。
【図３】 リードフレームおよび接続端子部材からなる接続端子部材の斜視図である。
【図４】 リードフレームおよびリード線が接続される前の接続端子部材の斜視図および一部断面斜視図を示す。
【図５】 接続端子部材のうち連結部の一部とフレーム固定部に相当する部分の展開図である。
【図６】 リードフレームの外観を表した斜視図である。
【図７】 接続端子部材に対してリードフレームを固定する作業における各段階を表した説明図である。
【図８】 第２接続端子部材に対してリードフレームを固定する作業における各段階を表した説明図である。
【図９】 第３接続端子部材のうち連結部の一部とフレーム固定部に相当する部分の展開図である。
【符号の説明】
２…全領域空燃比センサ、４…検出素子、９…端子接続構造、１０…リードフレーム、１１…張り出し部、１９…接合部、２４…接続端子部材、２５…フレーム固定部、２６…リード線固定部、２８…変形部、３７…背面部、３８…側面部、３９…凸部、４０…開口部、４１…開口端面、４６…リード線、７１…先端部、７２…後端部、７３…内面凸部、７４…凹状部、７５…第２フレーム固定部、７６…第２接続端子部材、８３…第２端子接続構造、８４…第３接続端子部材。

Claims (6)

1. 先端側に検出部を有する検出素子の後端側に形成される複数の電極端子部が、それぞれ外部回路接続用のリード線と電気的に接続されるセンサの端子接続構造であり、
   軸線方向に延びる長尺形状に形成され、先端側が前記電極端子部に接続される導電性材料からなるリードフレームと、
   前記リード線に接続される導電性材料からなる接続端子部材と、を備えるセンサの端子接続構造であって、
   前記接続端子部材は、前記リードフレームの後端部を包囲する形状のフレーム固定部を備え、
   前記リードフレームは、前記フレーム固定部に包囲される部分に、軸線方向に対する垂直方向に突出する張り出し部を備え、
   前記フレーム固定部には、前記リードフレームの張り出し部に係合する段差部が形成され、該フレーム固定部に前記リードフレームが加締め固定されており、
   前記フレーム固定部は、
   前記段差部が形成される平板状の背面部と、
   該背面部の両端部から延設される２つの側面部と、
   前記リードフレームのうち前記段差部との当接面の裏面に係合する形状であり、前記側面部のうち前記背面部との接続側とは反対側の端部に形成される段差対応部と、を備え、
   前記２つの側面部は、前記段差対応部を有する端部が前記リードフレームを介して前記背面部に対向するように、前記リードフレームの挿通方向に垂直な断面形状が略Ｃ字型に形成されており、
   前記背面部および前記２つの側面部が前記リードフレームの後端部を包囲すると共に、前記段差部および前記段差対応部がそれぞれ前記リードフレームに係合しており、
   前記接続端子部材は、前記フレーム固定部の内側から外側にかけて貫通する開口部が形成されており、該開口部の開口端面が前記段差部として備えられ、
   前記リードフレームは、前記張り出し部が前記開口部に配置されると共に前記開口端面に係合すること、
   を特徴とするセンサの端子接続構造。
2. 前記段差対応部は、前記側面部のうち前記背面部との接続側とは反対側の端部から突出して設けられる凸部として形成され、
   前記２つの側面部に設けられる前記２つの凸部は、それぞれが同時に前記開口部に収容できる形状に形成されていること、
   を特徴とする請求項１に記載のセンサの端子接続構造。
3. 前記凸部の先端部は、該凸部の後端部に近づくほど前記側面部との距離が長くなるテーパ形状に形成されていること、
   を特徴とする請求項２に記載のセンサの端子接続構造。
4. 前記接続端子部材は、前記フレーム固定部に配置される前記リードフレームの位置決めを行う位置決め係止部を備えること、
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンサの端子接続構造。
5. 先端側に検出部を有する検出素子の後端側に形成される複数の電極端子部が、それぞれ外部回路接続用のリード線と電気的に接続されるセンサの端子接続方法であり、
   軸線方向に延びる長尺形状に形成され、先端側が前記電極端子部に接続される導電性材料からなるリードフレームと、
   前記リード線に接続される導電性材料からなる接続端子部材と、を備えるセンサの端子接続構造を用いるセンサの端子接続方法であって、
   前記接続端子部材は、前記リードフレームの後端部を包囲する形状のフレーム固定部を備え、
   該フレーム固定部には、軸線方向に移動する前記リードフレームに係合する段差部が形成されており、
   前記リードフレームの後端部を前記フレーム固定部の内部に挿入したあと、前記リードフレームを変形させて前記段差部に係合する張り出し部を形成させると共に、前記フレーム固定部を加締め変形させて、前記リードフレームを前記フレーム固定部に固定させるセンサの端子接続方法であり、
   前記フレーム固定部は、
   前記段差部が形成される平板状の背面部と、
   該背面部の両端部から延設される２つの側面部と、
   前記リードフレームのうち前記段差部との当接面の裏面に係合する形状であり、前記側面部のうち前記背面部との接続側とは反対側の端部に形成される段差対応部と、を備え、
   前記２つの側面部は、前記段差対応部を有する端部が前記背面部に対向するように、前記リードフレームの挿通方向に垂直な断面形状が略Ｃ字型に形成されており、
   前記背面部および前記２つの側面部からなる前記フレーム固定部の内部に前記リードフレームの後端部を挿入したあと、前記側面部のうち前記段差対応部が形成された端部を前記背面部に近づけるように前記２つの側面部をそれぞれ変形させて、
   前記２つの側面部の変形に伴い、前記段差部および前記段差対応部により前記リードフレームを変形させて前記張り出し部を形成させることで、前記段差部および前記段差対応部に前記リードフレームの前記張り出し部を係合させると共に、前記リードフレームを前記フレーム固定部に加締め固定させるセンサの端子接続方法であり、
   前記接続端子部材は、前記フレーム固定部の内側から外側にかけて貫通する開口部が形成されており、該開口部の開口端面が前記段差部として備えられ、
   前記２つの側面部の変形に伴い、前記リードフレームの一部が前記開口部の内部に配置されるように、前記段差対応部により前記リードフレームを変形させて前記張り出し部を形成することで、前記リードフレームの前記張り出し部と前記段差部とを係合させること、
   を特徴とするセンサの端子接続方法。
6. 前記段差対応部は、前記側面部のうち前記背面部との接続側とは反対側の端部から突出して設けられる凸部として形成され、
   前記２つの側面部に設けられる前記２つの凸部は、それぞれが同時に前記開口部に収容できる形状に形成されており、
   前記２つの側面部の変形に伴い、前記リードフレームの一部が前記開口部の内部に配置されるように、前記凸部により前記リードフレームを変形させて前記張り出し部を形成することで、前記リードフレームの前記張り出し部と前記段差部とを係合させること、
   を特徴とする請求項５に記載のセンサの端子接続方法。

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