JP4544779B2

JP4544779B2 - Sensor

Info

Publication number: JP4544779B2
Application number: JP2001150863A
Authority: JP
Inventors: 雅彦西
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: JP2002340844A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシング内に検出素子が固定され、この検出素子にて所定の検出信号を検出するセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被測定ガス成分を検出するためのガスセンサが知られている。このガスセンサは、ケーシングの開口端にて、外部コネクタに接続される端子を固定保持すると共に、ケーシング内に収容された検出素子等の内装部品を気密保持して、装置内部への粉塵や、水等を流入を防止し、内装部品を保護している。
【０００３】
例えば、特開平６−３３１５９６号公報に記載のガスセンサは、一端が酸素感知素子を固定する主体金具にて閉塞された円筒状のハウジング内において、酸素感知素子が備えられている側とは反対側の開口端をガラスシールにて閉塞して、内装部品を気密保持すると共に、この酸素感知素子にリード線を介して接続されハウジングの開口端側に延びる端子を、このガラスシールにて固定している。
【０００４】
一方、特開平１０−１９７４７５号公報に記載の高温センサ装置は、センサ装置の軸方向に配置された内装部品を収容する円筒状のシェル（ケーシング）内部にＯリングを備えており、Ｏリングは、その内部を気密保持すると共に、シェルの開口端側に配置されるピン部（端子）を有する電気的コネクタ部を、Ｏリングの弾性力にて、シェルの開口端に設けられている折曲部に圧接させることによりシェル内部に固定保持している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術に挙げた構成のセンサでは、以下のような問題が生じていた。
例えば、上記ガスセンサにおいては、ガラスシールが内装部品を固定する機能も兼ねているため、外部からの衝撃によりガラスシールが損傷を受けると、センサ内部の気密保持及び内装部品の固定の両機能が劣化してしまうことが問題となっていた。
【０００６】
特に、このガスセンサは、ガラスシールの端部に、センサから検出信号を取り出すための外部コネクタが接続されるため、外部コネクタがセンサに接続される際の衝撃や、接続された外部コネクタがセンサを固定する車両等の外部装置と共に振動することにより生じる衝撃を、常に受けることになる。この結果、このようなガスセンサにおいては、ガラスシールの耐久性に問題があった。
【０００７】
一方、特開平１０−１９７４７５号公報に記載された上記高温センサ装置は、Ｏリングのみで気密を保持すると共に内装部品を固定しているので、内装部品を固定するためにＯリングには過度な圧縮応力が掛かっており、長期間にわたりシール性を確保するのが困難であった。また、この高温センサ装置の場合には、高温ガスに晒される検出部に比較的近い場所にＯリングが配置されるため、Ｏリングの耐熱性に問題があった。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、安定した内装部品の固定と、気密保持とを可能にすることにより、耐久性を向上させたセンサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
かかる目的を達成するために、請求項１に記載のセンサは、軸方向一端側に開口部を有する筒状のケーシング内において、他端側に検出部を有し該一端側に検出信号を引き出すための電極端子が形成された検出素子を備えている。
【００１０】
更に、このセンサは、検出素子からの信号を外部に供給するためのコネクタ端子を備えており、このコネクタ端子は、検出素子の電極端子に接続され、ケーシングの上記一端側の開口部方向に延設されている。
また、このケーシングの一端側の開口部には、検出信号を取り出すための外部のコネクタをケーシングの軸方向に嵌合させるためのホルダが設けられており、ホルダは、コネクタ端子を包囲して保持している。
【００１１】
また更に、このセンサは、ホルダをケーシング内において適所に固定するために、ホルダの軸方向の両側を挟持する固定部を備えている。そして、この固定部には、ケーシングの軸方向に弾性を有する弾性部材が備えられており、固定部は、その弾性部材をホルダに圧接させつつ、ホルダをケーシング内に固定している。
【００１２】
この他、ホルダの軸周りの外周面とケーシングの内周面の間の隙間にはシール部材が備えられており、センサは、このシール部材により、ケーシング内面とホルダの外周面との間に生じる間隙を閉塞して、当該センサ内部を外部から気密保持している。
【００１３】
このように、請求項１に記載のセンサは、端子を包囲するホルダの固定と、センサ内部の気密保持とを、別々の手段にて行っているため、生産者は、ホルダを固定するための弾性部材を、そのホルダにかかる衝撃に十分耐えられるように、材料を選択して形成することができる。
【００１４】
また、弾性部材は、ケーシングの軸方向、即ち、外部コネクタの接続方向に弾性を有しているため、その弾性にて、外部コネクタの振動等による衝撃を効率よく吸収できる。
つまり例えば、酸素センサ等は、自動車の排気管等に装着されるため、車両の振動に伴い、外部コネクタ及びセンサ本体が共に振動する。この際に、外部コネクタとホルダとの接続部位では、外部コネクタが、その接続方向に大きく振動するので、弾性部材がその接続方向に弾性を有していると、センサは、これらの振動より発生する衝撃を効率よく吸収できるのである。また同様に、このセンサは、外部コネクタがホルダと嵌合する際に、外部コネクタの接続方向にかかる衝撃を弾性部材にて吸収することができる。
【００１５】
更に、このセンサにおいては、シール部材がホルダの外周面とケーシング内周面との間に設けられているので、弾性部材による弾性力が直接的にシール部材に及ぶことがなく、シール部材は、長期間に渡ってそのシール性を保持することができる。換言すると、シール部材は、弾性部材にて過度の押圧力を受けることがないので、このセンサでは、その押圧力によってシール部材が劣化するのを防止することができる。
【００１６】
尚、このセンサにおける弾性部材は、請求項２に記載のように、金属製のバネ材であることが好ましい。
この理由としては、金属製のバネ材が、外部からの衝撃に強いため損傷を受けることが少なく、更には、高温環境下における耐久性を有しているからである。
【００１７】
したがって、請求項２に記載のセンサにおいては、安定的なホルダの固定が行え、当該センサの耐久性を向上させることができる。
一方、このセンサにおけるシール部材は、請求項３に記載のように、弾性を有するゴム又は樹脂にて形成されたＯリングを採用することが好ましい。Ｏリングは、弾性を有しているため、センサが外力により振動しても、その衝撃にて、損傷を受けることが少なく、長期間にわたってセンサ内部のシール性を確保できるからである。
【００１８】
したがって、請求項３に記載のセンサにおいては、安定的に、センサ内部の気密保持が行え、当該センサの耐久性を向上させることができる。
尚、本発明のシール部材は、従来技術に挙げた高温センサ装置のＯリングとは異なり内装部品の固定保持の機能を持たせる必要がないため、その設置場所の自由度が高く、生産者は、ホルダの外周面とケーシング内面において、検出素子とは離れた位置にＯリングを配置することができる。したがって、センサが高温ガス等を検出する装置であっても、Ｏリングの耐熱性の問題を十分に解決することができる。
【００１９】
また、請求項１〜請求項３に記載のセンサには、請求項４に記載のように、ケーシングの内面に対向するホルダの外周面に、シール部材を固定配置するための溝部が形成されていることが好ましい。
このようにすると、シール部材を適所に固定することができるため、センサが振動してホルダが動いても、シール部材の位置が相対的にずれるのを防止でき、長期間にわたりシール性を維持する能力が高い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を図面と共に説明する。
本実施例は、本発明のセンサを酸素センサとして構成したものであり、図１は当該酸素センサ１の全体構成を示す断面図である。
【００２１】
図１に示すように、酸素センサ１は、主に、長方形状の断面を有する平板状の検出素子１１、検出素子１１を収容するケーシング１３、ケーシング１３に固定され検出素子１１に接触して検出信号を取り出す第１コネクタ２０からなるセンサ本体３と、第１コネクタ２０に接続されリード線８１，８２を介して検出信号を外部に供給する第２コネクタ８０と、から構成されている。
【００２２】
この検出素子１１は、長板状に形成された複数の酸素濃淡電池素子と、この酸素濃淡電池素子を活性化させるための複数のヒータとが積層されて形成されている（図示せず）。そして、その軸方向中央付近の外周には、自身をケーシング１３内に係止固定させるためのセラミックからなる筒状の支持部材１４が外挿され接着されている。また、検出素子１１の下端側には、被測定ガスに晒されて被測定ガス成分を検出する検出部１１ａが設けられており、上端側の側面には検出部１１ａにて生じた酸素濃淡電池起電力を引き出し又はヒータに電力を供給するための複数の電極端子１１ｂが取り付けられている（図２参照）。
【００２３】
ケーシング１３は、主体金具１７と、主体金具１７の上部に設けられた円筒状の外筒１８から構成される。この主体金具１７と外筒１８との間に形成された内部空間には、上記第１コネクタ２０が収容される。
主体金具１７は、酸素センサ１を排気管等の取付部に固定すると共に、上記支持部材１４を装着した状態の検出素子１１、滑石粉末からなる充填部材１５、及び充填部材１５をパッキン１６ａを介して押圧するスリーブ１６ｂ等を内部に収容する。すなわち、主体金具１７は、円筒状の本体先端側の内周に内向き突出した段部１７ａを有し、この段部１７ａに支持部材１４を係止することにより検出素子１１を下方から支持している。そして、支持部材１４の上側における主体金具１７の内周面と検出素子１１の外周面との間に充填部材１５を配設した後、この充填部材１５の後側にパッキン１６ａを介して筒状のスリーブ１６ｂを同軸状に内挿し、その状態から主体金具１７の上端部１７ｂを内方（下方）に向かって加締めることにより、スリーブ１６ｂを上方から係止している。この際、加締力（圧縮力）を受けた充填部材１５の弾性により、検出素子１１と主体金具１７とがしっかりと固定される。
【００２４】
また、主体金具１７の先端側（図中下方）外周には、検出素子１１の検出部１１ａ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１９ａ，１９ｂが溶接により取り付けられている。
次に、センサ本体３の上部構成について、図２に基づいて詳細に説明する。尚、図２は、第１コネクタ２０の周辺の詳細構成を表すセンサ本体３軸方向の断面図である。
【００２５】
図２に示すように、第１コネクタ２０は、検出素子１１の電極端子１１ｂに夫々接触する４つのコネクタ端子３０（内２つは、図２に示すコネクタ端子３０の紙面裏側に位置）、これらのコネクタ端子３０を保持しつつケーシング１３内に保持される第１ホルダ４０、第１ホルダ４０の上端に波形座金６０を介して嵌合すると共に、コネクタ端子３０を挿通して包囲する第２ホルダ５０等から構成されている。
【００２６】
詳述すると、コネクタ端子３０は、検出素子１１の電極端子１１ｂに弾性的に接触する素子接触部３１と、第２コネクタ８０の後述する雌型端子８４に接続されるコネクタ接続部３２と、これらを連結する連結部３３とを有している。また、コネクタ端子３０を第１ホルダ４０に係止させるために、連結部３３の両側面からは、一対の爪状の端子係止部３３ａが突出されている。
【００２７】
また更に、コネクタ端子３０下端を第１ホルダ４０に係止させるために、素子接触部３１の下端には、第１ホルダ４０の方向に延設され、その途中で上方に屈曲して延びる係止部３１ａが形成されている。
次に、第１ホルダ４０の構造について、図３に基づいて詳細に説明する。図３（ａ）は第１ホルダ４０の上面図であり、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【００２８】
第１ホルダ４０は、円柱状の本体４１の上部外周面に沿って、波形座金６０を支持するための鍔部４２が突設された構成にされている。この鍔部４２の下部は下方に小径化するテーパ状になっており、本体４１に滑らかに接続している。また、この第１ホルダ４０の上端形状により、第２ホルダ５０と嵌合するための凸状嵌合部４０ａが形成されている。
【００２９】
そして、本体４１の内部には、下方から検出素子１１の上端部を収容するための長方形状の収容部４３が下方に開口して形成されている。また、本体４１の上端壁には上記４つのコネクタ端子３０のコネクタ接続部３２を夫々挿通するための４つの角形挿通孔４４が穿設され、収容部４３に連通している。
【００３０】
さらに、本体４１の下部には、収容部４３と隣接する位置に、４つの段付角溝４５が設けられており、この結果、段付角溝４５と収容部４３との間には、コネクタ端子３０を係止させるための係止壁４６が形成されている。
つまり、この第１ホルダ４０は、上述のコネクタ端子３０の連結部３３に繋がる素子接触部３１の本体を、収容部４３に収容する一方で、素子接触部３１の係止部３１ａ側を段付角溝４５に収容する（図２参照）。この際、コネクタ端子３０の下端側は、係止壁４６を係止部３１ａ及び素子接触部３１の本体にて両側から挟持することにより、第１ホルダ４０（係止壁４６）に係止される。一方、この第１ホルダ４０の上端壁は、コネクタ端子３０の端子係止部３３ａを上方に支持して、コネクタ端子３０が、第１ホルダ４０の下端側に外れないようにしている。
【００３１】
次に、第２ホルダ５０の構成について、図４に基づいて詳細に説明する。図４（ａ）は、センサ本体３軸方向に配置される第２ホルダ５０の断面図、図４（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、図４（ｃ）はその底面図である。
第２ホルダ５０は、有底円筒状の本体５１の上部側壁に、切欠部５６が形成された構成にされている。この切欠部５６は、上部側壁にて包囲される内部空間に第２コネクタ８０が装着される際、第２コネクタ８０の４つの雌型端子８４（後述）を対応するコネクタ端子３０に接続するために設けられた突条（図示せず）に嵌合されるように構成されており、これにより、第２ホルダ５０は、第２コネクタ８０を位置決めして嵌入可能にされている。
【００３２】
一方、底部５２には、上記４つのコネクタ端子３０のコネクタ接続部３２を夫々挿通するための４つの角形挿通孔５３が穿設されている。この角形挿通孔５３は、その上部においてコネクタ接続部３２とほぼ等しい大きさの断面を有するが、その中央より下方がテーパ面５３ａを介して拡張され、コネクタ端子３０の端子係止部３３ａを収容する収容部５３ｂを形成している。
【００３３】
また、底部５２の外側面中央には、リング状の溝５４がその周方向に形成されており、この溝５４には、ゴム製弾性部材としてのＯリング５７が、ケーシング内部を気密保持するために、固定配置される。更に、底部５２の上端周端縁には、後述するシール部材５８を嵌合装着するためのリング状の嵌合溝５５が形成されている。
【００３４】
また更に、底部５２の下端面には円形の凹状嵌合部５０ａが形成されており、第２ホルダ５０は、この凹状嵌合部５０ａにて、上記第１ホルダ４０の凸状嵌合部４０ａと嵌合される。尚、この凹状嵌合部５０ａより外周に位置する底部５２の下端面の周縁には、後述する波形座金６０が配置される。尚、以下では、この周縁を、座金接触面５０ｂ（図４（ｃ）参照）と表現する。
【００３５】
次に、この第２ホルダ５０の座金接触面５０ｂと、第１ホルダ４０の鍔部４２との間に介挿される波形座金６０の構成について、図５に基づいて説明する。図５（ａ）は、波形座金６０の上面図である。
図５（ａ）に示すように、この波形座金６０は、第２ホルダ５０の座金接触面５０ｂと同径のリング形状に形成されると共に、周方向に沿う断面が波形状となるように形成されている。図５（ｂ）は、その波形状にされた波形座金６０の周方向のＣ−Ｃ断面を拡大して表した拡大断面図である。
【００３６】
つまり、リング状の波形座金６０は、周方向に、図５（ｂ）に示されるような波打ち形状にされている結果、その厚み方向、即ち、組み付け後における第２コネクタの接続方向（センサ本体３の軸方向）に、所定の弾性力を有している。
次に、酸素センサ１の主要部の組付工程について図６、図７に基づいて説明する。
【００３７】
まず、上述のコネクタ端子３０を第１ホルダ４０に組み付けて端子ユニット（図６（ａ））を形成する。すなわち、第１ホルダ４０の収容部４３にコネクタ端子３０を下方から挿入し、第１ホルダ４０の角形挿通孔４４にコネクタ接続部３２の先端部を挿通させることによって、コネクタ端子３０の素子接触部３１に形成された係止部３１ａを第１ホルダ４０の係止壁４６に圧接させ、コネクタ端子３０を下方から係止すると共に、第１ホルダ４０の上面にコネクタ端子３０の爪状の端子係止部３３ａを支持させる。
【００３８】
そして次に、この第１ホルダ４０の下端の開口された収容部４３を、図６（ａ）矢印方向に向けて、検出素子１１上端部に嵌合させることにより、端子ユニットと検出素子１１とを接続する（図６（ｂ））。この際、コネクタ端子３０の電極端子１１ｂと、コネクタ端子３０の素子接触部３１とは、導通可能な状態にて、接続される。
【００３９】
更に、この状態（図６（ｂ））から第１ホルダ４０の鍔部４２の上面にリング状の波形座金６０を配置すると共に、Ｏリング５７を第２ホルダ５０の溝５４に装着し、この後に、第２ホルダ５０を第１ホルダ４０に嵌合させる（図６（ｃ））。
【００４０】
この際、波形座金６０は、第２ホルダ５０の座金接触面５０ｂと第１ホルダ４０の鍔部４２上面に当接され、第１ホルダ４０の凸状嵌合部４０ａと第２ホルダ５０の凹状嵌合部５０ａは、波形座金６０の弾性力により所定のクリアランスを保持した状態で弾性的に嵌合する。
【００４１】
そして、この状態から円筒状の外筒１８を上方から被せる。この外筒１８は、その内径が第２ホルダ５０の外径とほぼ等しくなっているため、第２ホルダ５０との間に介装されたＯリング５７にて、外筒１８のＯリング５７より下方に収容されたセンサの内装部品を、気密保持する。
【００４２】
つまり、外筒１８の内面と第２ホルダ５０の外周面との間にわずかに生じる間隙は、Ｏリング５７により閉塞されるため、センサ本体３の上方（図６（ｄ）に示す矢印方向）から、この間隙に浸入してくる水分や粉塵等は、Ｏリング５７によって、その侵入を阻害される。尚、第２ホルダ５０内側の嵌合溝５５には、後述する第２コネクタ８０の接続に備え、リング状のゴム製シール部材５８が嵌合装着されており、これによって、酸素センサ１は、第２ホルダ５０の角形挿通孔５３への水分等の侵入を防止する（詳しくは後述）。
【００４３】
また、外筒１８の上端周縁（第２ホルダ５０の切欠部５６上部を除く。）には内側に所定量延出したフランジ部１８ａが形成されており、外筒１８は、このフランジ部１８ａにより第２ホルダ５０の上端縁を下方に押圧できるようにされている。つまり、外筒１８から第２ホルダ５０に対して所定の押圧力を付与した状態で、外筒１８の下部をレーザ溶接により主体金具１７に接合する。その結果、この押圧力が第２ホルダ５０、波形座金６０を介して第１ホルダ４０等の内装部品に伝わり、ケーシング１３内に収容される内装部品は、適所に配置されると共に、内部において安定した状態で固定される。
【００４４】
即ち、波形座金６０は、図６（ｄ）に示すように外筒１８の組み付けが完了した際に、第１ホルダ４０と第２ホルダ５０との間に所定のクリアランスを保持できる厚みｔに設定されており、センサ本体３完成後には、波形座金６０の弾性は最大限に引き出され、その反力により第２ホルダ５０を初めとする酸素センサ１の内装部品間に適度な押圧力を付与し、そのケーシング３内での安定した固定状態を保持する。またこの波形座金６０を用いる結果、センサ本体３は、酸素センサ１に加わった軸方向の衝撃力を、波形座金６０の弾性により吸収することができる。
【００４５】
一方、上述しなかったが、外筒１８及び第２ホルダ５０には、第２コネクタ８０と第１コネクタ２０とを固定接続するための概略Ｕ字状の押えピン７０、を嵌挿し固定するためのスリットが図６（ｄ）の断面より紙面前方及び後方に一対形成されており、これらのスリットは、センサ本体３が完成すると、センサ本体３の上方に外部から第２ホルダ５０の内部へ連通するスリット３ａ（図７参照）を構成する。つまり、このような構成のセンサ本体３を完成させた後には押えピン７０をスリット３ａに挿入して、第２コネクタ８０の接続に備える。
【００４６】
そして、この後、図７に示す矢印の方向、即ち、センサ本体３の軸方向（ケーシング１３の軸方向）に沿って、第２コネクタ８０を第１コネクタ２０に接続する。
図７に示す第２コネクタ８０は、その上部（大径部）が外筒１８の外径とほぼ同じ外径を有し、下部（小径部）が第２ホルダ５０の内径とほぼ同じ外径を有する段付円筒形状をなしている。そして、その上記コネクタ接続部３２に対応した位置に設けられた軸方向の貫通孔８３には、雌型端子８４が夫々配設されている。この雌型端子８４は、ステンレス鋼板や耐食耐熱超合金板等を数カ所で折曲加工して筒状に形成されており、その上部には、検出部１１ａの検出信号を外部に取り出すための一対のリード線８１，８２、及びヒータに電力を供給するための一対のリード線（図中、リード線８１，８２の裏側に配置）が加締接合されている。
【００４７】
そして、第２コネクタ８０の大径部には、上方に開口した開口部８５が形成されており、この開口部８５にゴムからなる円柱形状のシール部材８９が配設されている。このシール部材８９には、上記各リード線を挿通するための軸方向の貫通孔が形成され、各リード線は、この貫通孔を貫通して外部に引き出されている。尚、このシール部材８９の外周側面及び貫通孔側面は、凹凸状にされており、第２コネクタ８０は、この凹凸部分にて、第２コネクタ８０の本体とシール部材８９との間、及びシール部材８９と各リード線との間のシール性を保持している。
【００４８】
また、第２コネクタ８０の小径部の側壁の中央部には、押えピン７０を部分的に嵌合可能な左右一対のスリット８６が第２コネクタ８０の軸方向とは垂直な方向に、形成されている。更に、この第２コネクタ８０の小径部の先端部には、内側に傾斜したテーパ状の突条８７がその周端縁に沿って形成されている。
【００４９】
そして、このような構成の第２コネクタ８０は、図７の矢印方向に従って、第２ホルダ５０の開口端から挿入されると、押えピン７０を外方に押し広げながら第２ホルダ５０内部に嵌入される。この時、第２コネクタ８０の突条８７は、第２ホルダ５０に備えられたシール部材５８を変形させつつ、そのシール部材５８に押し込まれる。
【００５０】
そして、上記スリット８６が押えピン７０に嵌合すると、第２コネクタ８０が第１コネクタ２０に対して固定される。
このような態様にて第２コネクタ８０がセンサ本体３の第１コネクタ２０に接続されると、第２ホルダ５０内面と第２コネクタ８０側面との間に生じた隙間から水分等が侵入したとしても、その酸素センサ１内部への侵入はシール部材５８によって阻止される（図１参照）。しかも、上述したように、第２ホルダ５０の外周面と、外筒１８内面との間に生じた間隙は、Ｏリング５７によってシールされているため、これによって、センサ本体３の内部への水分等の侵入は防止され、センサ本体３内部の気密保持が良好に保たれる。
【００５１】
以上のようにして、図１に示す酸素センサ１が完成することになるが、本実施例の酸素センサ１は、波形座金６０の弾性力を用いて、コネクタ端子３０を包囲する第２ホルダ５０を、フランジ部１８ａ下面に圧接させることにより、センサ本体３内部に安定的に固定している。また、この結果として、センサ本体３は、第２ホルダ５０の開口端側から、第２コネクタ８０が挿入されても、センサ本体３軸方向の衝撃を波形座金６０にて吸入することができる。
【００５２】
特に、酸素センサ１においては、波形座金６０の弾性力がセンサ本体３軸方向に設定されているため、波形座金６０は、第２コネクタ８０がリード線８１，８２を介して外部からの振動を受け、センサ本体３に対する接続方向に振動した場合に、それによる衝撃を効率よく吸入できる。
【００５３】
また、この波形座金６０は、軸方向の弾性力にて第２ホルダ５０を押圧しているため、酸素センサ１内部のシール性を確保するためのＯリング５７に、この弾性力による負荷をかけずに済み、結果として酸素センサ１は、Ｏリング５７によって、センサ本体３内部のシール性を十分に確保できる。
【００５４】
一方、この酸素センサ１におけるＯリング５７は、高温ガス等の熱源に晒される検出部１１ａとは十分に離れた反対側の端部に備えられているため、酸素センサ１は、Ｏリング５７が熱によって劣化するのを抑制することができる。
したがって、本実施例の酸素センサ１では、第２ホルダ５０等の内装部品の安定した固定と、センサ本体３内部の気密保持を十分に行うことができ、センサの耐久性を向上させることができる。
【００５５】
尚、上記実施例におけるセンサ本体３は本発明におけるセンサである。また、本実施例のフランジ部１８ａと、第１ホルダ４０は、本発明におけるホルダとしての第２ホルダ５０を固定するための固定部に相当し、第１ホルダ４０に備えられた波形座金６０が、本発明の弾性部材として機能する。つまり、この波形座金６０は、フランジ部１８ａ及びこれに当接する第２ホルダ５０と第１ホルダ４０に軸方向両側を包囲されることによってバネ力を発揮して、第２ホルダ５０を押圧しケーシング内の適所に固定している。
【００５６】
一方、第２ホルダ５０の外周面に備えられた溝５４に嵌合されたＯリング５７は、本発明のシール部材として、センサ本体内部を気密保持する。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【００５７】
例えば、センサの弾性部材は、酸素センサ１の波形座金６０でなくてもよく、例えば、センサ本体３の軸方向に弾性を有するコイルバネでもよい。
以下、このコイルバネを用いた場合の酸素センサ１００について、図８〜図１１に基づいて説明する。
【００５８】
図８は、この酸素センサ１００のセンサ本体の要部詳細構成を表す断面図である。図８に示す主体金具１７、スリーブ１６ｂより検出部側の構成は、酸素センサ１と同一構成であり、この他の各部位においても、コイルバネ１６０の配置、固定にかかる部位を除いては、酸素センサ１とほぼ同様に構成されている。したがって、以下では、酸素センサ１の第１ホルダ４０に対応する酸素センサ１００の第１ホルダ１４０と、第２ホルダ５０に対応する酸素センサ１００の第２ホルダ１５０と、波形座金６０に代替するコイルバネ１６０とについて主に説明することにし、その他の詳細な説明については省略する。
【００５９】
まず、第１ホルダ１４０の構造について、図９に基づいて説明する。図９（ａ）は第１ホルダ１４０の上面図であり、図９（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。
第１ホルダ１４０は、円柱状の本体１４１の下部外周面に沿って、その外周面から垂直方向に鍔部１４２が突設された構成にされている。この鍔部１４２は、第２ホルダ１５０側に向く上面にてコイルバネ１６０を上方に支持するために備えられており、本体１４１の中心からの径は、外筒１８の内径と略同程度にされている。換言すると、第１ホルダ１４０の本体１４１の径（鍔部１４２を含まない径）は、外筒１８の内径よりもコイルバネ１６０の径方向の厚み程度だけ小さくされている。
【００６０】
また、本体１４１には、下方が開口された長方形状の収容部１４３が、その内部に形成されており、更に、上端壁には、収容部１４３に連通する角形挿通孔１４４が穿設されている。つまり、この第１ホルダ１４０は、下方から挿入される検出素子１１の上端部を収容部１４３にて収容すると共に、角形挿通孔１４４にコネクタ接続部３２を挿通してコネクタ端子３０下端を支持する。
【００６１】
尚、本体１４１の下部には、収容部１４３の側壁を形成すると共に、コネクタ端子３０の素子接触部３１を係止させるための係止壁１４６が形成されている。
つまり、コネクタ端子３０は、素子接触部３１の本体を第１ホルダ１４０の収容部１４３に収容する一方で、素子接触部３１の係止部３１ａを係止壁１４６の外面側に当接させて、この素子接触部３１の本体と素子接触部３１の係止部３１ａとで、係止壁１４６を両側から挟持して、自身の下端側を、係止壁１４６と係止させる。
【００６２】
次に、第２ホルダ１５０の構成について、図１０に基づいて説明する。図１０（ａ）は、センサ本体３軸方向に配置される第２ホルダ１５０の断面図、図１０（ｂ）はそのＥ−Ｅ断面図、図１０（ｃ）はその底面図である。
第２ホルダ１５０は、有底円筒状の本体１５１を有し、上部側壁には、切欠部１５６が形成され、第２コネクタ８０を位置決めして嵌入可能な構成にされている。一方、底部１５２には、コネクタ端子３０のコネクタ接続部３２を夫々挿通するための角形挿通孔１５３が穿設されており、この角形挿通孔１５３は、その中央より下方がテーパ面１５３ａを介して拡張され、コネクタ端子３０の端子係止部３３ａを収容する収容部１５３ｂを形成している。
【００６３】
また、底部１５２の外周面中央には、リング状の溝１５４がその周方向に形成されており、この溝１５４には、Ｏリング１５７が、ケーシング内部を気密保持するために、固定配置される。更に、底部１５２の上端周端縁には、シール部材１５８が嵌合装着されるリング状の嵌合溝１５５が形成されている。
【００６４】
また更に、底部１５２の下端面の周縁には、コイルバネ１６０上端部に嵌合される切欠部１５０ａが形成されており、結果として、第２ホルダ１５０の下端部の径は、上端側より小さくされている。
したがって、以上に説明した第１ホルダ１４０と第２ホルダ１５０とが外筒１８内に収容されると、第１ホルダ１４０上端部の外周壁、及び、第１ホルダ１４０の上端面に下端面が当接される第２ホルダ１５０の下端部の外周壁は、その外筒１８内面との間に間隙を形成する。
【００６５】
尚、この間隙には、第１ホルダ１４０及び第２ホルダ１５０が外筒１８内に収容される前において、以下に説明するコイルバネ１６０が介挿される。図１１は、コイルバネ１６０の構成を表す説明図であり、図１１（ａ）は、その上面図、図１１（ｂ）は、その側面図である。
【００６６】
図１１に示すコイルバネ１６０は、金属製（ステンレス製）の棒材にてコイル状に形成され、その軸方向に弾性を有した構成にされている。また、このコイルバネ１６０は、外径が、外筒１８内径より僅かに小さく、内径が第２ホルダ５０の下端部の外径より僅かに大きくなるように形成されている。
【００６７】
したがって、生産者は、コネクタ端子３０が挿入された第１ホルダ１４０を検出素子１１の上端部に下方から装着した後に、コイルバネ１６０の下端部を第１ホルダ１４０の本体１４１に嵌合させて鍔部１４２に当接させ、その上からＯリング１５７が装着された第２ホルダ１５０を、コイルバネ１６０の上端部が切欠部１５０ａに嵌合するように装着して、これに外筒１８を上方から被せて、外筒１８の下端を溶接等で主体金具１７に固定することにより、センサ本体を組み付け、完成させる。
【００６８】
そして、このようなセンサ本体に上記第２コネクタ８０が装着されると、上述の酸素センサ１と同様に、嵌合溝１５５に装着されたシール部材１５８が第２コネクタの突条８７にて押し込まれると共に、第２コネクタ８０のスリット８６に、センサ本体のスリット（図示しないが、酸素センサ１と同じ位置に形成されている。）に装着された概略Ｕ字状の押えピン７０が嵌合して、第２コネクタ８０及び第２ホルダ１５０が互いに係止され、酸素センサ１００が完成する。
【００６９】
尚、このように組み付けられた酸素センサ１００において、第２ホルダ１５０は、コイルバネ１６０の弾性力にて、フランジ部１８ａに圧接されることによりセンサ本体内部に安定して固定され、センサ本体は、Ｏリング１５７にて、外筒１８内壁と、第２ホルダ１５０側壁との間の間隙を閉塞して、その間隙上方から流入してくる水分、粉塵等の侵入を阻止する。また、酸素センサ１００は、第２ホルダ１５０の内壁と第２コネクタ８０の外壁との間から流入される水分、粉塵等を、シール部材１５８にて阻止する。
【００７０】
したがって、酸素センサ１００においても、上記酸素センサ１と同様に、センサ内部の気密保持及びセンサ内装部品の固定を良好に行うことができ、センサの耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る酸素センサ１の全体構成を表す断面図である。
【図２】センサ本体３の要部詳細構成を表す断面図である。
【図３】第１ホルダ４０の構成を表す説明図である。
【図４】第２ホルダ５０の構成を表す説明図である。
【図５】波形座金６０の構成を表す説明図である。
【図６】センサ本体３の組付工程を表す説明図である。
【図７】第２コネクタ８０とセンサ本体３の接続工程を表す説明図である。
【図８】変形例に挙げる酸素センサ１００のセンサ本体の構成を表す断面図である。
【図９】第１ホルダ１４０の構成を表す説明図である。
【図１０】第２ホルダ１５０の構成を表す説明図である。
【図１１】コイルバネ１６０の構成を表す説明図である。
【符号の説明】
１，１００…酸素センサ３…センサ本体１１…検出素子
１１ａ…検出部１３…ケーシング１８…外筒１８ａ…フランジ部
２０…第１コネクタ３０…コネクタ端子４０，１４０…第１ホルダ
４２，１４２…鍔部５０，１５０…第２ホルダ５０ｂ…座金接触面
５４，１５４…溝５５，１５５…嵌合溝５７，１５７…Ｏリング
５８，１５８…シール部材６０…波形座金
８０…第２コネクタ８７…突条１６０…コイルバネ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor in which a detection element is fixed in a casing and a predetermined detection signal is detected by the detection element.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a gas sensor for detecting a gas component to be measured has been known. This gas sensor fixes and holds the terminal connected to the external connector at the open end of the casing, and airtightly holds interior parts such as the detection element housed in the casing, so that dust and water inside the device Etc. to prevent inflow and protect interior parts.
[0003]
For example, a gas sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-331596 has a cylindrical housing whose one end is closed by a metal shell for fixing an oxygen sensing element, on the side opposite to the side where the oxygen sensing element is provided. The open end of the housing is closed with a glass seal to keep the interior parts airtight, and the terminal connected to the oxygen sensing element via the lead wire and extending to the open end of the housing is fixed with the glass seal. Yes.
[0004]
On the other hand, the high-temperature sensor device described in JP-A-10-197475 includes an O-ring inside a cylindrical shell (casing) that houses interior components arranged in the axial direction of the sensor device. The electric connector portion having a pin portion (terminal) disposed on the open end side of the shell and the inner portion thereof being hermetically held is bent at the open end of the shell by the elastic force of the O-ring. It is fixedly held inside the shell by being pressed against the part.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the following problems have occurred in the sensor having the configuration described in the above prior art.
For example, in the above gas sensor, since the glass seal also functions to fix the interior parts, if the glass seal is damaged by an external impact, both the airtight maintenance inside the sensor and the fixing of the interior parts deteriorate. It was a problem.
[0006]
In particular, in this gas sensor, an external connector for taking out a detection signal from the sensor is connected to the end of the glass seal, so the impact when the external connector is connected to the sensor or the connected external connector An impact generated by vibration with an external device such as a vehicle to be fixed is always received. As a result, such a gas sensor has a problem in durability of the glass seal.
[0007]
On the other hand, the high-temperature sensor device described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-197475 maintains airtightness only with the O-ring and fixes the interior parts, so that the O-ring is excessive to fix the interior parts. Compressive stress was applied, and it was difficult to ensure sealability for a long time. In the case of this high-temperature sensor device, the O-ring is disposed at a location relatively close to the detection part exposed to the high-temperature gas, and thus there is a problem with the heat resistance of the O-ring.
[0008]
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a sensor with improved durability by enabling stable fixing of interior parts and airtightness.
[0009]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to achieve such an object, the sensor according to claim 1 has a detection portion on the other end side in a cylindrical casing having an opening portion on one end side in the axial direction, and draws a detection signal on the one end side. The detection element in which the electrode terminal for this was formed is provided.
[0010]
The sensor further includes a connector terminal for supplying a signal from the detection element to the outside. The connector terminal is connected to the electrode terminal of the detection element and extends in the direction of the opening on the one end side of the casing. It is installed.
In addition, a holder for fitting an external connector for taking out a detection signal in the axial direction of the casing is provided in the opening on one end side of the casing, and the holder surrounds and holds the connector terminal. is doing.
[0011]
Furthermore, this sensor includes a fixing portion that clamps both sides of the holder in the axial direction in order to fix the holder in place in the casing. The fixing portion is provided with an elastic member having elasticity in the axial direction of the casing, and the fixing portion fixes the holder in the casing while pressing the elastic member against the holder.
[0012]
In addition, a seal member is provided in the gap between the outer peripheral surface around the axis of the holder and the inner peripheral surface of the casing. The sensor is generated between the inner surface of the casing and the outer peripheral surface of the holder by the seal member. The gap is closed to keep the inside of the sensor airtight from the outside.
[0013]
Thus, since the sensor of Claim 1 is performing the fixation of the holder which surrounds a terminal, and the airtight holding | maintenance holding | maintenance inside a sensor by a separate means, a producer is for fixing a holder. The elastic member can be formed by selecting a material so that it can sufficiently withstand an impact applied to the holder.
[0014]
In addition, since the elastic member has elasticity in the axial direction of the casing, that is, in the connection direction of the external connector, the elastic member can efficiently absorb an impact caused by vibration of the external connector.
That is, for example, since an oxygen sensor or the like is mounted on an exhaust pipe of an automobile, the external connector and the sensor body vibrate together with the vibration of the vehicle. At this time, since the external connector greatly vibrates in the connection direction at the connection portion between the external connector and the holder, if the elastic member has elasticity in the connection direction, the sensor is generated by these vibrations. It is possible to efficiently absorb the impact. Similarly, this sensor can absorb the impact applied in the connecting direction of the external connector by the elastic member when the external connector is fitted to the holder.
[0015]
Further, in this sensor, since the seal member is provided between the outer peripheral surface of the holder and the inner peripheral surface of the casing, the elastic force by the elastic member does not directly reach the seal member, The sealing property can be maintained over a long period of time. In other words, since the sealing member does not receive excessive pressing force by the elastic member, this sensor can prevent the sealing member from being deteriorated by the pressing force.
[0016]
The elastic member in this sensor is preferably a metal spring material as described in claim 2.
The reason for this is that the metal spring material is less susceptible to damage because it is resistant to external impacts, and has durability in a high temperature environment.
[0017]
Therefore, in the sensor according to the second aspect, the holder can be stably fixed, and the durability of the sensor can be improved.
On the other hand, the seal member in this sensor preferably employs an O-ring formed of elastic rubber or resin as described in claim 3. This is because the O-ring has elasticity, so even if the sensor vibrates due to an external force, the O-ring is less likely to be damaged by the impact and the sealing performance inside the sensor can be secured for a long period of time.
[0018]
Therefore, in the sensor according to the third aspect, the inside of the sensor can be stably kept airtight, and the durability of the sensor can be improved.
Unlike the O-ring of the high-temperature sensor device mentioned in the prior art, the seal member of the present invention does not need to have a function of fixing and holding interior parts. The O-ring can be disposed at a position away from the detection element on the outer peripheral surface of the holder and the inner surface of the casing. Therefore, even if the sensor is a device that detects high-temperature gas or the like, the problem of heat resistance of the O-ring can be sufficiently solved.
[0019]
Further, in the sensor according to the first to third aspects, as described in the fourth aspect, a groove for fixing and arranging the seal member is formed on the outer peripheral surface of the holder facing the inner surface of the casing. Preferably it is.
In this way, since the seal member can be fixed in place, even if the sensor vibrates and the holder moves, the position of the seal member can be prevented from relatively shifting, and the sealing performance is maintained for a long period of time. High ability.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In this embodiment, the sensor of the present invention is configured as an oxygen sensor, and FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the oxygen sensor 1.
[0021]
As shown in FIG. 1, the oxygen sensor 1 mainly detects a flat detection element 11 having a rectangular cross section, a casing 13 that houses the detection element 11, and fixed to the casing 13 to be in contact with the detection element 11. The sensor body 3 is composed of a first connector 20 for extracting a signal, and the second connector 80 is connected to the first connector 20 and supplies a detection signal to the outside via lead wires 81 and 82.
[0022]
The detection element 11 is formed by laminating a plurality of oxygen concentration cell elements formed in a long plate shape and a plurality of heaters for activating the oxygen concentration cell elements (not shown). A cylindrical support member 14 made of ceramic for locking and fixing itself in the casing 13 is externally attached and bonded to the outer periphery near the center in the axial direction. Further, a detection unit 11a that detects a gas component to be measured by being exposed to the gas to be measured is provided on the lower end side of the detection element 11, and an oxygen concentration cell generated in the detection unit 11a is provided on a side surface on the upper end side. A plurality of electrode terminals 11b for attaching an electromotive force or supplying electric power to the heater are attached (see FIG. 2).
[0023]
The casing 13 includes a metal shell 17 and a cylindrical outer cylinder 18 provided on the upper portion of the metal shell 17. The first connector 20 is accommodated in an internal space formed between the metal shell 17 and the outer cylinder 18.
The metal shell 17 fixes the oxygen sensor 1 to an attachment part such as an exhaust pipe, and the detection element 11 with the support member 14 mounted thereon, a filling member 15 made of talc powder, and the filling member 15 via a packing 16a. The sleeve 16b and the like to be pressed are accommodated inside. That is, the metal shell 17 has a stepped portion 17a that protrudes inwardly on the inner periphery of the cylindrical main body tip side, and supports the detection element 11 from below by locking the support member 14 to the stepped portion 17a. ing. And after arrange | positioning the filling member 15 between the inner peripheral surface of the metal shell 17 in the upper side of the support member 14, and the outer peripheral surface of the detection element 11, it is cylindrical shape via packing 16a on the back side of this filling member 15. The sleeve 16b is inserted coaxially, and the upper end portion 17b of the metal shell 17 is caulked inward (downward) from that state, whereby the sleeve 16b is locked from above. At this time, the detection element 11 and the metal shell 17 are firmly fixed by the elasticity of the filling member 15 that has received the caulking force (compression force).
[0024]
Further, a metal double protector 19a, 19b having a plurality of hole portions and covering the detection portion 11a of the detection element 11 is attached to the outer periphery of the front end side (lower side in the figure) of the metal shell 17 by welding. Yes.
Next, the upper structure of the sensor body 3 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the sensor main body 3 in the axial direction showing a detailed configuration around the first connector 20.
[0025]
As shown in FIG. 2, the first connector 20 has four connector terminals 30 (two of which are located on the back side of the connector terminal 30 shown in FIG. 2), which are in contact with the electrode terminals 11b of the detection element 11, respectively. A first holder 40 that is held in the casing 13 while holding the connector terminal 30, and a second holder that is fitted to the upper end of the first holder 40 via a corrugated washer 60 and that surrounds the connector terminal 30 by passing therethrough. 50 or the like.
[0026]
More specifically, the connector terminal 30 includes an element contact portion 31 that elastically contacts the electrode terminal 11b of the detection element 11, a connector connection portion 32 that is connected to a female terminal 84 described later of the second connector 80, and these And a connecting portion 33 for connecting the two. Further, in order to lock the connector terminal 30 to the first holder 40, a pair of claw-shaped terminal locking portions 33 a protrude from both side surfaces of the connecting portion 33.
[0027]
Furthermore, in order to lock the lower end of the connector terminal 30 to the first holder 40, the lower end of the element contact portion 31 is extended in the direction of the first holder 40, and is bent upward and extending in the middle thereof. A portion 31a is formed.
Next, the structure of the 1st holder 40 is demonstrated in detail based on FIG. FIG. 3A is a top view of the first holder 40, and FIG. 3B is an AA cross-sectional view thereof.
[0028]
The first holder 40 has a configuration in which a flange 42 for supporting the corrugated washer 60 is provided along the upper outer peripheral surface of the cylindrical main body 41. The lower portion of the flange 42 has a tapered shape with a smaller diameter downward, and is smoothly connected to the main body 41. Further, the upper end shape of the first holder 40 forms a convex fitting portion 40 a for fitting with the second holder 50.
[0029]
A rectangular accommodating portion 43 for accommodating the upper end portion of the detection element 11 from below is formed in the main body 41 so as to open downward. Further, four rectangular insertion holes 44 through which the connector connecting portions 32 of the four connector terminals 30 are inserted are formed in the upper end wall of the main body 41 and communicated with the accommodating portion 43.
[0030]
Furthermore, four stepped square grooves 45 are provided in the lower part of the main body 41 at a position adjacent to the housing portion 43, and as a result, a connector is provided between the stepped square groove 45 and the housing portion 43. A locking wall 46 for locking the terminal 30 is formed.
In other words, the first holder 40 accommodates the main body of the element contact portion 31 connected to the connecting portion 33 of the connector terminal 30 in the accommodating portion 43, while the stepped portion on the locking portion 31 a side of the element contact portion 31. It accommodates in the square groove 45 (refer FIG. 2). At this time, the lower end side of the connector terminal 30 is locked to the first holder 40 (locking wall 46) by sandwiching the locking wall 46 from both sides with the locking portion 31a and the body of the element contact portion 31. The On the other hand, the upper end wall of the first holder 40 supports the terminal locking portion 33 a of the connector terminal 30 upward so that the connector terminal 30 does not come off the lower end side of the first holder 40.
[0031]
Next, the structure of the 2nd holder 50 is demonstrated in detail based on FIG. 4A is a cross-sectional view of the second holder 50 arranged in the direction of the three axes of the sensor body, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB, and FIG. 4C is a bottom view thereof.
The second holder 50 is configured such that a notch 56 is formed on the upper side wall of the bottomed cylindrical main body 51. The notch 56 connects four female terminals 84 (described later) of the second connector 80 to the corresponding connector terminals 30 when the second connector 80 is mounted in the internal space surrounded by the upper side wall. It is comprised so that it may be fitted to the protrusion (not shown) provided in this, and, thereby, the 2nd holder 50 positions the 2nd connector 80 and can be inserted.
[0032]
On the other hand, four rectangular insertion holes 53 through which the connector connecting portions 32 of the four connector terminals 30 are inserted are formed in the bottom portion 52. The rectangular insertion hole 53 has a cross section having a size substantially equal to that of the connector connecting portion 32 at the upper portion thereof, but the lower portion from the center thereof is expanded through a tapered surface 53a to accommodate the terminal locking portion 33a of the connector terminal 30. An accommodating portion 53b is formed.
[0033]
Further, a ring-shaped groove 54 is formed in the circumferential direction at the center of the outer surface of the bottom 52, and an O-ring 57 as a rubber elastic member is held in the groove 54 so as to keep the inside of the casing airtight. Fixedly arranged. Further, a ring-shaped fitting groove 55 for fitting and mounting a seal member 58 to be described later is formed at the upper peripheral edge of the bottom portion 52.
[0034]
Furthermore, a circular concave fitting portion 50a is formed on the lower end surface of the bottom portion 52, and the second holder 50 has a convex fitting portion 40a of the first holder 40 at the concave fitting portion 50a. And fitted. A corrugated washer 60, which will be described later, is disposed on the periphery of the lower end surface of the bottom portion 52 located on the outer periphery of the concave fitting portion 50a. Hereinafter, this peripheral edge is expressed as a washer contact surface 50b (see FIG. 4C).
[0035]
Next, the configuration of the corrugated washer 60 interposed between the washer contact surface 50b of the second holder 50 and the flange 42 of the first holder 40 will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a top view of the corrugated washer 60.
As shown in FIG. 5A, the corrugated washer 60 is formed in a ring shape having the same diameter as the washer contact surface 50b of the second holder 50, and the cross section along the circumferential direction is wave-shaped. Has been. FIG. 5B is an enlarged cross-sectional view showing the C-C cross section in the circumferential direction of the corrugated washer 60 having the wave shape.
[0036]
That is, the ring-shaped corrugated washer 60 has a corrugated shape as shown in FIG. 5B in the circumferential direction. As a result, the thickness direction, that is, the connection direction of the second connector after assembly (sensor body) (3 axial direction) has a predetermined elastic force.
Next, the assembly process of the main part of the oxygen sensor 1 will be described with reference to FIGS.
[0037]
First, the above-described connector terminal 30 is assembled to the first holder 40 to form a terminal unit (FIG. 6A). That is, the connector terminal 30 is inserted into the housing portion 43 of the first holder 40 from below, and the tip end portion of the connector connection portion 32 is inserted into the rectangular insertion hole 44 of the first holder 40, whereby the element contact portion of the connector terminal 30. The locking portion 31 a formed on the contact 31 is brought into pressure contact with the locking wall 46 of the first holder 40 to lock the connector terminal 30 from below, and the claw-like terminal engagement of the connector terminal 30 on the upper surface of the first holder 40. The stop 33a is supported.
[0038]
Next, the receiving unit 43 opened at the lower end of the first holder 40 is fitted to the upper end of the detection element 11 in the direction of the arrow in FIG. Are connected (FIG. 6B). At this time, the electrode terminal 11b of the connector terminal 30 and the element contact portion 31 of the connector terminal 30 are connected in a conductive state.
[0039]
Further, from this state (FIG. 6B), a ring-shaped corrugated washer 60 is disposed on the upper surface of the collar portion 42 of the first holder 40, and an O-ring 57 is attached to the groove 54 of the second holder 50. Later, the second holder 50 is fitted into the first holder 40 (FIG. 6C).
[0040]
At this time, the corrugated washer 60 is brought into contact with the washer contact surface 50 b of the second holder 50 and the upper surface of the flange 42 of the first holder 40, and the convex fitting portion 40 a of the first holder 40 and the concave shape of the second holder 50. The fitting portion 50 a is elastically fitted in a state where a predetermined clearance is held by the elastic force of the corrugated washer 60.
[0041]
Then, the cylindrical outer cylinder 18 is covered from above in this state. Since the inner diameter of the outer cylinder 18 is substantially equal to the outer diameter of the second holder 50, the O-ring 57 interposed between the outer cylinder 18 and the O-ring 57 of the outer cylinder 18 is used. The interior parts of the sensor housed below are kept airtight.
[0042]
That is, a slight gap between the inner surface of the outer cylinder 18 and the outer peripheral surface of the second holder 50 is closed by the O-ring 57, so that it is above the sensor body 3 (in the direction of the arrow shown in FIG. 6 (d)). Therefore, intrusion of moisture, dust and the like entering the gap is inhibited by the O-ring 57. In addition, in the fitting groove 55 inside the second holder 50, a ring-shaped rubber seal member 58 is fitted and mounted in preparation for connection of a second connector 80 to be described later. Intrusion of moisture or the like into the square insertion hole 53 of the second holder 50 is prevented (details will be described later).
[0043]
Further, a flange portion 18a extending a predetermined amount is formed on the inner periphery of the upper end of the outer cylinder 18 (excluding the upper portion of the cutout portion 56 of the second holder 50). The outer cylinder 18 is formed by the flange portion 18a. The upper edge of the second holder 50 can be pressed downward. That is, the lower part of the outer cylinder 18 is joined to the metal shell 17 by laser welding in a state where a predetermined pressing force is applied from the outer cylinder 18 to the second holder 50. As a result, the pressing force is transmitted to the interior parts such as the first holder 40 via the second holder 50 and the corrugated washer 60, and the interior parts accommodated in the casing 13 are disposed at appropriate positions and are stable inside. It is fixed in the state.
[0044]
That is, the corrugated washer 60 is set to a thickness t that can maintain a predetermined clearance between the first holder 40 and the second holder 50 when the assembly of the outer cylinder 18 is completed as shown in FIG. After completion of the sensor body 3, the elasticity of the wave washer 60 is pulled out to the maximum, and an appropriate pressing force is applied between the interior parts of the oxygen sensor 1 including the second holder 50 by the reaction force. The stable fixed state in the casing 3 is maintained. As a result of using the corrugated washer 60, the sensor body 3 can absorb the axial impact force applied to the oxygen sensor 1 by the elasticity of the corrugated washer 60.
[0045]
On the other hand, although not described above, a generally U-shaped presser pin 70 for fixedly connecting the second connector 80 and the first connector 20 to the outer cylinder 18 and the second holder 50 is inserted and fixed. A pair of slits are formed on the front and rear of the paper surface from the cross section of FIG. 6D. These slits communicate with the inside of the second holder 50 from the outside above the sensor body 3 when the sensor body 3 is completed. The slit 3a (see FIG. 7) is configured. That is, after the sensor body 3 having such a configuration is completed, the presser pin 70 is inserted into the slit 3 a to prepare for the connection of the second connector 80.
[0046]
After that, the second connector 80 is connected to the first connector 20 along the direction of the arrow shown in FIG. 7, that is, along the axial direction of the sensor body 3 (the axial direction of the casing 13).
The second connector 80 shown in FIG. 7 has an upper portion (large diameter portion) having an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the outer cylinder 18, and a lower portion (small diameter portion) having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the second holder 50. It has a stepped cylindrical shape with And the female terminal 84 is each arrange | positioned at the through-hole 83 of the axial direction provided in the position corresponding to the said connector connection part 32. As shown in FIG. The female terminal 84 is formed into a cylindrical shape by bending a stainless steel plate, a corrosion-resistant heat-resistant superalloy plate, or the like at several locations, and a pair of female terminals 84 for taking out a detection signal of the detection unit 11a to the outside. The lead wires 81 and 82 and a pair of lead wires (disposed on the back side of the lead wires 81 and 82 in the figure) for power supply to the heater are crimped and joined.
[0047]
An opening 85 that opens upward is formed in the large diameter portion of the second connector 80, and a cylindrical seal member 89 made of rubber is disposed in the opening 85. The seal member 89 is formed with an axial through-hole through which each of the lead wires is inserted, and each lead wire passes through the through-hole and is drawn out to the outside. In addition, the outer peripheral side surface and the through hole side surface of the seal member 89 are uneven, and the second connector 80 is provided between the main body of the second connector 80 and the seal member 89 and the seal at the uneven portion. The sealing performance between the member 89 and each lead wire is maintained.
[0048]
In addition, a pair of left and right slits 86 into which the presser pins 70 can be partially fitted are formed in the central portion of the side wall of the small diameter portion of the second connector 80 in a direction perpendicular to the axial direction of the second connector 80. ing. Further, a tapered protrusion 87 that is inclined inward is formed along the peripheral edge at the tip of the small diameter portion of the second connector 80.
[0049]
When the second connector 80 having such a configuration is inserted from the opening end of the second holder 50 in the direction of the arrow in FIG. 7, the second connector 80 is inserted into the second holder 50 while spreading the presser pin 70 outward. Is done. At this time, the protrusion 87 of the second connector 80 is pushed into the seal member 58 while deforming the seal member 58 provided in the second holder 50.
[0050]
When the slit 86 is fitted to the presser pin 70, the second connector 80 is fixed to the first connector 20.
When the second connector 80 is connected to the first connector 20 of the sensor body 3 in such a manner, moisture or the like has entered from the gap formed between the inner surface of the second holder 50 and the side surface of the second connector 80. However, the intrusion into the oxygen sensor 1 is blocked by the seal member 58 (see FIG. 1). In addition, as described above, the gap formed between the outer peripheral surface of the second holder 50 and the inner surface of the outer cylinder 18 is sealed by the O-ring 57, thereby allowing moisture to enter the sensor body 3. And the like, and the airtightness inside the sensor body 3 is kept good.
[0051]
As described above, the oxygen sensor 1 shown in FIG. 1 is completed. The oxygen sensor 1 according to the present embodiment uses the elastic force of the wave washer 60 to surround the connector terminal 30. Is stably fixed inside the sensor body 3 by being pressed against the lower surface of the flange portion 18a. As a result, the sensor body 3 can suck the impact in the axial direction of the sensor body 3 with the wave washer 60 even if the second connector 80 is inserted from the opening end side of the second holder 50.
[0052]
In particular, in the oxygen sensor 1, since the elastic force of the wave washer 60 is set in the direction of the sensor body 3 axis, the wave washer 60 is subjected to vibration from the outside via the lead wires 81 and 82 by the second connector 80. When receiving and vibrating in the connection direction with respect to the sensor main body 3, it is possible to efficiently inhale the resulting impact.
[0053]
Further, since the corrugated washer 60 presses the second holder 50 with an axial elastic force, a load due to the elastic force is applied to the O-ring 57 for ensuring the sealing performance inside the oxygen sensor 1. As a result, the oxygen sensor 1 can sufficiently secure the sealing performance inside the sensor body 3 by the O-ring 57.
[0054]
On the other hand, the O-ring 57 in the oxygen sensor 1 is provided at the opposite end sufficiently away from the detection unit 11a exposed to a heat source such as a high-temperature gas. Deterioration due to heat can be suppressed.
Therefore, in the oxygen sensor 1 of the present embodiment, the interior parts such as the second holder 50 can be stably fixed and the inside of the sensor main body 3 can be sufficiently airtight, and the durability of the sensor can be improved. .
[0055]
In addition, the sensor main body 3 in the said Example is a sensor in this invention. Moreover, the flange part 18a and the 1st holder 40 of a present Example are equivalent to the fixing | fixed part for fixing the 2nd holder 50 as a holder in this invention, and the corrugated washer 60 with which the 1st holder 40 was equipped is. It functions as an elastic member of the present invention. In other words, the corrugated washer 60 exerts a spring force by being surrounded by the flange portion 18a and the second holder 50 and the first holder 40 that are in contact with the flange portion 18a on both sides in the axial direction, and presses the second holder 50 to press the casing. It is fixed in place.
[0056]
On the other hand, the O-ring 57 fitted in the groove 54 provided on the outer peripheral surface of the second holder 50 holds the inside of the sensor body in an airtight manner as a seal member of the present invention.
As mentioned above, although the Example of this invention was described, it cannot be overemphasized that embodiment of this invention can take various forms, as long as it belongs to the technical scope of this invention, without being limited to the said Example at all. Nor.
[0057]
For example, the elastic member of the sensor may not be the corrugated washer 60 of the oxygen sensor 1, and may be a coil spring having elasticity in the axial direction of the sensor body 3, for example.
Hereinafter, the oxygen sensor 100 using this coil spring will be described with reference to FIGS.
[0058]
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of a main part of the sensor main body of the oxygen sensor 100. The structure on the detection unit side of the metal shell 17 and the sleeve 16b shown in FIG. 8 is the same as that of the oxygen sensor 1, and in each of the other parts, oxygen oxygen is excluded except for the part where the coil spring 160 is disposed and fixed. The configuration is almost the same as that of the sensor 1. Therefore, hereinafter, the first holder 140 of the oxygen sensor 100 corresponding to the first holder 40 of the oxygen sensor 1, the second holder 150 of the oxygen sensor 100 corresponding to the second holder 50, and the coil spring that replaces the corrugated washer 60. 160 will be mainly described, and other detailed description will be omitted.
[0059]
First, the structure of the 1st holder 140 is demonstrated based on FIG. FIG. 9A is a top view of the first holder 140, and FIG. 9B is a DD cross-sectional view thereof.
The first holder 140 has a configuration in which a flange 142 protrudes from the outer peripheral surface in a vertical direction along the lower outer peripheral surface of the cylindrical main body 141. The flange 142 is provided to support the coil spring 160 upward on the upper surface facing the second holder 150, and the diameter from the center of the main body 141 is substantially the same as the inner diameter of the outer cylinder 18. ing. In other words, the diameter of the main body 141 of the first holder 140 (the diameter not including the flange 142) is made smaller than the inner diameter of the outer cylinder 18 by the thickness of the coil spring 160 in the radial direction.
[0060]
The main body 141 is formed with a rectangular accommodating portion 143 having an opening at the bottom, and a rectangular insertion hole 144 communicating with the accommodating portion 143 is formed in the upper end wall. Yes. That is, the first holder 140 accommodates the upper end portion of the detection element 11 inserted from below in the accommodating portion 143 and supports the lower end of the connector terminal 30 by inserting the connector connecting portion 32 into the rectangular insertion hole 144. .
[0061]
Note that a locking wall 146 for locking the element contact portion 31 of the connector terminal 30 is formed at the lower portion of the main body 141 while forming a side wall of the housing portion 143.
That is, the connector terminal 30 accommodates the main body of the element contact portion 31 in the accommodating portion 143 of the first holder 140, while bringing the locking portion 31 a of the element contact portion 31 into contact with the outer surface side of the locking wall 146. The locking wall 146 is sandwiched from both sides by the main body of the element contact portion 31 and the locking portion 31a of the element contact portion 31, and the lower end side of the locking wall 146 is locked to the locking wall 146.
[0062]
Next, the structure of the 2nd holder 150 is demonstrated based on FIG. 10A is a cross-sectional view of the second holder 150 arranged in the direction of the three axes of the sensor body, FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line EE, and FIG. 10C is a bottom view thereof.
The second holder 150 has a bottomed cylindrical main body 151, and a notch 156 is formed in the upper side wall so that the second connector 80 can be positioned and fitted. On the other hand, the bottom portion 152 is formed with rectangular insertion holes 153 through which the connector connecting portions 32 of the connector terminals 30 are inserted, and the rectangular insertion holes 153 have a tapered surface 153a below the center thereof. The housing portion 153 b that extends and accommodates the terminal locking portion 33 a of the connector terminal 30 is formed.
[0063]
A ring-shaped groove 154 is formed in the circumferential direction at the center of the outer peripheral surface of the bottom 152, and an O-ring 157 is fixedly disposed in the groove 154 in order to keep the inside of the casing airtight. . Further, a ring-shaped fitting groove 155 into which the seal member 158 is fitted and mounted is formed at the upper peripheral edge of the bottom portion 152.
[0064]
Furthermore, a notch 150a fitted to the upper end of the coil spring 160 is formed on the periphery of the lower end surface of the bottom 152. As a result, the diameter of the lower end of the second holder 150 is made smaller than that of the upper end. ing.
Therefore, when the first holder 140 and the second holder 150 described above are accommodated in the outer cylinder 18, the lower end surface is formed on the outer peripheral wall of the upper end portion of the first holder 140 and the upper end surface of the first holder 140. A gap is formed between the outer peripheral wall of the lower end portion of the second holder 150 to be in contact with the inner surface of the outer cylinder 18.
[0065]
In addition, before the 1st holder 140 and the 2nd holder 150 are accommodated in the outer cylinder 18, the coil spring 160 demonstrated below is inserted in this clearance gap. FIG. 11 is an explanatory view showing the configuration of the coil spring 160, FIG. 11 (a) is a top view thereof, and FIG. 11 (b) is a side view thereof.
[0066]
A coil spring 160 shown in FIG. 11 is formed in a coil shape from a metal (stainless steel) bar, and has a configuration having elasticity in its axial direction. The coil spring 160 is formed so that the outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the outer cylinder 18 and the inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the lower end portion of the second holder 50.
[0067]
Therefore, the producer attaches the lower end portion of the coil spring 160 to the main body 141 of the first holder 140 after the first holder 140 with the connector terminal 30 inserted is attached to the upper end portion of the detection element 11 from below. The second holder 150 with the O-ring 157 attached thereto is attached so that the upper end of the coil spring 160 is fitted into the notch 150a, and the outer cylinder 18 is attached thereto from above. Then, the sensor body is assembled and completed by fixing the lower end of the outer cylinder 18 to the metal shell 17 by welding or the like.
[0068]
When the second connector 80 is attached to such a sensor body, the seal member 158 attached to the fitting groove 155 is pushed in by the protrusion 87 of the second connector, as in the case of the oxygen sensor 1 described above. In addition, a generally U-shaped presser pin 70 attached to a slit (not shown, but formed at the same position as the oxygen sensor 1) of the sensor body is fitted into the slit 86 of the second connector 80. Thus, the second connector 80 and the second holder 150 are locked together, and the oxygen sensor 100 is completed.
[0069]
In the oxygen sensor 100 assembled in this way, the second holder 150 is stably fixed inside the sensor body by being pressed against the flange portion 18a by the elastic force of the coil spring 160. The O-ring 157 closes the gap between the inner wall of the outer cylinder 18 and the side wall of the second holder 150 and prevents intrusion of moisture, dust and the like flowing in from above the gap. Further, the oxygen sensor 100 prevents moisture, dust, and the like flowing from between the inner wall of the second holder 150 and the outer wall of the second connector 80 with the seal member 158.
[0070]
Therefore, also in the oxygen sensor 100, like the oxygen sensor 1, it is possible to satisfactorily hold the inside of the sensor and fix the sensor interior parts, and the durability of the sensor is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an overall configuration of an oxygen sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of a main part of a sensor body 3;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a first holder 40. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a second holder 50. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a corrugated washer 60;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an assembly process of the sensor body 3;
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a connection process between the second connector 80 and the sensor body 3;
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a sensor main body of an oxygen sensor 100 according to a modification.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of the first holder 140. FIG.
10 is an explanatory diagram showing a configuration of a second holder 150. FIG.
11 is an explanatory diagram showing a configuration of a coil spring 160. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 ... Oxygen sensor 3 ... Sensor main body 11 ... Detection element
11a ... detection part 13 ... casing 18 ... outer cylinder 18a ... flange part
20 ... first connector 30 ... connector terminal 40, 140 ... first holder
42, 142 ... collar 50, 150 ... second holder 50b ... washer contact surface
54,154 ... groove 55,155 ... fitting groove 57,157 ... O-ring
58,158 ... Sealing member 60 ... Corrugated washer
80 ... second connector 87 ... ridge 160 ... coil spring

Claims

In a cylindrical casing having an opening on one end side in the axial direction,
A detection element having a detection part on the other end side in the axial direction and an electrode terminal for extracting a detection signal formed on the one end side in the axial direction;
A connector terminal connected to the electrode terminal of the detection element and for supplying a signal from the detection element to the outside;
Surrounding and holding the connector terminal, and a holder for fitting an external connector for taking out the detection signal;
In order to fix the holder in place in the casing, a fixing portion that sandwiches both sides of the holder in the axial direction;
In a sensor with
A seal member that hermetically seals a gap between an outer peripheral surface around the axis of the holder and an inner peripheral surface of the casing;
Furthermore,
The said fixing | fixed part is provided with the elastic member which has elasticity in the axial direction of the said casing, and fixes the said holder in the said casing, pressing the said elastic member to the said holder.

The sensor according to claim 1, wherein the elastic member is a metallic spring material.

The sensor according to claim 1, wherein the seal member is made of an O-ring formed of elastic rubber or resin.

The sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a groove for fixing and arranging the seal member is formed on an outer peripheral surface of the holder.