(57)【要約】【課題】リード線とヒータの電極部とのロウ付け部の損傷を防止し電極接続部としての信頼性を向上させること。【解決手段】コップ型のセンサ素子３と、センサ素子３の中空内部に配設されセンサ素子３を加熱するヒータ４を備え、一端が外部からの電力を供給する通電線１７、１８に電気的に接続され、他端がヒータ４の電極部４ａ、４ｂにロウ付け固定され、通電線１７、１８と電極部４ａ、４ｂとを電気的に接続するリード線２３、２４に、Ｕ字形湾曲部２３ａ、２４ａをなす応力吸収領域部を設け、このＵ字形湾曲部２３ａ、２４ａでリード線２３、２４に作用する引張り等応力を吸収する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コップ型のセンサ素子と、
前記センサ素子の中空内部に配設され前記センサ素子を加熱するヒータを備え、
一端が外部からの電力を供給する通電線に電気的に接続され、他端が前記ヒータの電極部にロウ付け固定され、前記通電線と前記電極部とを電気的に接続するリード線が配置されたガスセンサであって、
前記リード線には該リード線に作用する応力を吸収する応力吸収領域部が設けられていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記応力吸収領域部は湾曲状に形成された湾曲部であることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記湾曲部は前記ロウ付け固定位置において前記リード線が前記電極部から先端側に突き出た湾曲形を呈していることを特徴とする請求項２記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記湾曲部の形状はほぼＵ字形であることを特徴とする請求項２又は３記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスセンサに関するもので、特に排ガス浄化装置に使用されコップ型センサ素子と該センサ素子の中空内部に配設されるセンサ素子加熱用ヒータを備えた酸素濃度センサに好適である。
【背景技術】
【０００２】
ガスセンサの構造は下記特許文献１に記載されているようにコップ型センサ素子２の中空内部にセンサ素子加熱用ヒータ１が配設され（図１）、ヒータ１の電極部に電力供給用のリード線１０３がロウ付け固定されている（図２）。このロウ付けされたリード線１０３は図示されているように角度を持った屈曲部が形成されている。屈曲部が形成されたリード線は全体として高い剛性を持ち変形しにくく応力を吸収しにくい構造である。そしてリード線１０３の他端は外部から電力を供給する通電線と電気的にかしめ接続され、このかしめ接続部は自由端となっている。
【０００３】
また、リード線１０３は図示されているようにヒータ１の電極部とのロウ付け部において、基端側（通電線が配置されている方向）に突き出て屈曲部が形成された構造となっている。
【０００４】
そのためヒータ１の電極部にロウ付け固定され屈曲部が形成されたリード線１０３及びこのリード線１０３に電気的に接続された通電線を組付ける際、リード線１０３が動く（図面に沿った方向）と屈曲部では剛性が高く応力を吸収しにくいため、リード線１０３のロウ付け固定部には電極部に対して乖離する方向に引張られロウ付け部に大きな引張りの応力が作用し、ロウ付け部に亀裂等の不具合が生じる恐れがある。また、ガスセンサは自動車の排気管に取付けられるため振動によりリード線が動き上述した同様の不具合が生じる恐れもある。
【特許文献１】特開２００１−２０３０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、一端が電力を供給する通電線に接続され、他端がヒータの電極部にロウ付け固定されたリード線に、このリード線に作用する応力を吸収する応力吸収領域部を設けることにより、リード線に組付け時や振動等により作用する応力を吸収してリード線とヒータの電極部とのロウ付け部の損傷を防止し電極接続部としての信頼性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明では、コップ型のセンサ素子と、前記センサ素子の中空内部に配設され前記センサ素子を加熱するヒータとを備え、一端が外部からの電力を供給する通電線に電気的に接続され、他端が前記ヒータの電極部にロウ付け固定され、前記通電線と前記電極部とを電気的に接続するリード線が配置されたガスセンサであって、
前記リード線には、該リード線に作用する応力を吸収する応力吸収領域部を設ける。
【０００７】
上記構成によれば、組付け時や振動等によりリード線に作用する応力を応力吸収領域部が吸収してリード線とヒータの電極部とのロウ付け部の損傷を防止し電極接続部としての信頼性を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明では、前記応力吸収領域部を湾曲状に形成した湾曲部とする。
【０００９】
上記構成によれば、リード線に該リード線を電極部のロウ付け部から乖離させるような引張り応力が作用しても湾曲部が変形して湾曲部で確実に応力を吸収できる。
【００１０】
請求項３に係る発明では、前記湾曲部は前記ロウ付け固定位置において前記リード線が前記電極部から先端側に突き出た湾曲形にする。  
【００１１】
上記構成によれば、リード線に該リード線を電極部のロウ付け部から乖離させるような引張り応力が作用しても、湾曲部が先端側に突き出ているため応力吸収変形量が多く、従ってロウ付け固定部にはリード線を電極部から乖離させる応力がほとんど作用しないためロウ付け固定部に乖離損傷を生じさせない。
【００１２】
請求項４に係る発明では、前記湾曲部の形状をＵ字形とする。
【００１３】
上記構成によれば、湾曲部をＵ字形にすることにより、電極部のロウ付け部から乖離させるような引張り応力に対する応力吸収変形量をより多くとることができると共にＵ字形の頂部で応力を吸収でき、従ってロウ付け固定部にはリード線を電極部から乖離させる応力をＵ字形で確実に吸収でき、ロウ付け固定部の乖離損傷を確実に防止できる。また、Ｕ字形にすることによりリード線を長くとることができるからリード線と通電線とのカシメ接続部の固定代を確保し易く、省スペースでのかしめ接続を可能ならしめることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明のガスセンサ１を図１に基づき説明する。本発明ガスセンサ１の説明において図１に示すように図面の下方向をガスセンサ１の先端側、上方向をガスセンサ１の基端側と称する。また、本発明ガスセンサ１は自動車の排ガス浄化装置に使用される酸素濃度センサの例である。
【００１５】
ステンレス等の耐熱金属製のハウジング２は筒状であり、その中空内部には基端側が開口し先端側が閉塞したコップ型のセンサ素子３が配設されている。センサ素子３はジルコニア等の酸素イオン導電性材料で形成されている。
【００１６】
センサ素子３の中空内部にはアルミナ等のセラミック材料を長軸状に形成したヒータ４が配設されている。ハウジング２の中空内部面とセンサ素子３の外周面との間にはタルク等の絶縁性粉末５が充填してあり、その基端側に絶縁性粉末成形体６、セラミック、ガラス等のリング状絶縁性封止部材７が装着され、さらにその基端側に弾性部材からなるリング状金属製緩衝部材８が装着され、ハウジング２の中空内部の段部２ａにセンサ素子３の突出部３ａをリング状金属製緩衝部材９を介して係合させ、ハウジング２の基端側の基端部２ｂをかしめセンサ素子３を固定している。このかしめ固定により絶縁性粉末５、絶縁性粉末成形体６、リング状絶縁性封止部材７でセンサ素子３の外周面において先端側と基端側とを分離封止し排ガスが先端側から基端側へ流通するのを阻止している。
【００１７】
センサ素子３の基端側内周面には基準電極金具１０が内面に密着するように装着してあり、センサ素子３の先端側の内周面に形成された基準電極層１０ａに電気的に接続され、センサ素子３の基端側外周面には測定電極金具１１が把持装着してあり、センサ素子３の先端側の外周面に形成された測定電極層１１ａに電気的に接続され、両電極金具１０、１１で一対の電極を形成し両電極金具１０、１１には図面と直交する方向に両電極層１０ａ、１１ａ間に発生する起電力信号を取り出す一対の信号線（図示されない）が配置されている。
【００１８】
ハウジング２の先端側には排ガスからセンサ素子３を保護し複数の排ガス導入孔１２ａ、１３ａを有するカバー内筒１２、カバー外筒１３がその先端部２ｃでかしめ固定されている。
【００１９】
ハウジング２の基端側には筒状の金属製ケーシング１４が溶接等により固定されており、ケーシング１４の基端側にはゴム等の絶縁弾性材料からなる一対の封止部材１５、１６がかしめ固定してあり、封止部材１５、１６の軸方向にヒータ４に電力を供給する一対の通電線１７、１８が通してある。また、封止部材１５、１６の軸方向には両電極金具１０、１１と電気的に接続される一対の信号線（図示されない）が通してある。
【００２０】
ケーシング１４の基端側の外周には複数の横貫通穴１４ａが形成され、この貫通孔１４ａは封止部材１５、１６に形成された横穴１５ａ、封止部材１５、１６の中央に装着されたフィルタ保持部材１９に形成された一対の通気穴１９ａ、１９ｂと連通しており、外部のガス（空気）が貫通孔１４ａ、横穴１５ａ、通気穴１９ａ、１９ｂを通してケーシング１４の内部に導入され、導入されたガス（空気）はセンサ素子３の中空内部に導入され基準電極層１０ａと触れる。
【００２１】
２つの通気穴１９ａ、１９ｂは横穴１５ａの軸線に対して横穴１５ａに続く内側の拡大口１５ｂの範囲内で互いに位置をずらして形成してあり、封止部材１５、１６とフィルタ保持部材１９との組み付け時バラツキが生じても２つの通気穴１９ａ、１９ｂのどちらか一方が横穴１５ａと連通するようになっている。
【００２２】
ヒータ４の基端側外周面には一対のヒータ電極部４ａ、４ｂが露出しており、両電極部４ａ、４ｂ間には図示しない発熱体が電気的に接続されてヒータ４内に埋設されており、電極部４ａ、４ｂ間に電力が印加され発熱体が発熱しヒータをなす。
【００２３】
ケーシング１４のほぼ中央部には絶縁材料よりなるインシュレータ２０がリング部材２５により固定されており、その中央筒状中空部２０ａには電極部４ａ、４ｂを配置するヒータ４の基端側と、一端が外部からの電力を供給する通電線１７、１８に一対の接続金具２１、２２により電気的に接続され、他端がヒータ４の電極部４ａ、４ｂにロウ付け固定され通電線１７、１８と電極部４ａ、４ｂとを電気的に接続する一対のリード線２３、２４とが配置されている。一対の接続金具２１、２２はインシュレータ２０に対して固定されておらず変位移動が可能であり、一対のリード線２３、２４は接続金具２１、２２と接続する一端側（反ロウ付け固定部側）では自由端となっている。
【００２４】
リード線２３、２４には本発明における応力吸収領域部が設けられており、具体的には湾曲状の湾曲部２３ａ、２４ａが形成されている。さらに具体的には湾曲部２３ａ、２４ａはＵ字形に形成されている。
【００２５】
Ｕ字形の湾曲部２３ａ、２４ａを有するリード線２３、２４は、図示するようにヒータ４の電極部４ａ、４ｂにロウ付け固定されたロウ付け固定部から先端側へヒータ４の外周面にほぼ沿って直線状に突き出て直線部を形成しており、その先端で半円形に湾曲し、折り返しヒータ４の外周面とほぼ平行して直線部を形成して接続金具２１、２２と接続されている。リード線２３、２４は湾曲部２３ａ、２４ａを有し全体として細形のＵ字形を呈している。
【００２６】
上記構成になるガスセンサ１は排気管Ａにガスケット２６を介してハウジング２に設けられた取り付けねじ２ｄによりねじ締め固定される。
【００２７】
本発明になるガスセンサ１においては、ヒータ４の電極部４ａ、４ｂにロウ付け固定され、通電線１７，１８と電極部４ａ、４ｂとを電気的に接続するリード線２３、２４に応力吸収領域部２３ａ、２４ａを設けているから、この応力吸収領域部２３ａ、２４ａによりリード線２３、２４に組付け時や振動等により作用する応力を吸収してリード線２３、２４とヒータの電極部４ａ、４ｂとのロウ付け部の損傷を防止でき電極接続部としての信頼性を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明ガスセンサ１においては、具体的に応力吸収領域部２３ａ、２４ａを湾曲状に形成した湾曲部２３ａ、２４ａとしているから、リード線２３、２４に、このリード線２３、２４を電極部４ａ、４ｂから乖離させるような引張り応力が作用しても湾曲部２３ａ、２４ａが変形して湾曲部２３ａ、２４ａで確実に応力を吸収できる。
【００２９】
さらに、本発明ガスセンサ１においては、湾曲部２３ａ、２４ａをロウ付け固定位置においてリード線２３、２４が電極部４ａ、４ｂから先端側に突き出た方向の湾曲形にしているから、応力吸収変形量が多く、従ってリード線２３、２４に、このリード線２３、２４を電極部４ａ、４ｂのロウ付け部から乖離させるような引張り応力が作用してもロウ付け固定部にはリード線２３、２４を電極部４ａ、４ｂから乖離させる応力がほとんど作用しないためロウ付け固定部に乖離損傷は生じない。
【００３０】
さらに、本発明ガスセンサ１においては、湾曲部２３ａ、２４ａの形状を具体的なＵ字形に形成しているから、応力を吸収する線分が長くなり、リード線２３、２４を電極部４ａ、４ｂのロウ付け部から乖離させるような引張り応力に対して応力吸収変形量をより多くすることができると共に、応力をＵ字形の先端側の頂部で吸収する。従ってロウ付け固定部にはリード線２３、２４を電極部４ａ、４ｂから乖離させる応力はＵ字形で確実に吸収され、ロウ付け固定部の乖離損傷を確実に防止できる。また、湾曲部２３ａ、２４ａをＵ字形にすることによりリード線２３、２４の長さを長くとることができるから、リード線２３、２４と通電線７１、１８とのかしめ接続金具２１、２２での固定代を確保し易く省スペースでのかしめ接続を可能にすることができる。
【００３１】
また、本発明ガスセンサ１は排気浄化装置の酸素濃度センサに適用しているから、電極接続部である電極部４ａ、４ｂの信頼性があるガスセンサ１としての酸素濃度センサで確実に排気浄化機能を達成することができる。
【００３２】
なお、上述したリード線２３、２４に設けた応力吸収領域部２３ａ、２４ａの形状は湾曲形状であり、具体的には電極部４ａ、４ｂより先端側に突き出た湾曲部２３ａ、２４ａであり、さらに具体的には湾曲部２３ａ、２４ａはＵ字形であったが、本発明における応力吸収領域部は上述した形状に限定されず、湾曲部を螺旋形状、波形状等種々の形状でもよく、リード線に作用する応力を吸収してリード線と電極部のロウ付け固定部に応力が作用しないように機能する形状であればよい。そして電極部のロウ付け固定部から出るリード線はヒータの先端側方向に突き出ていることが肝要である。
【００３３】
さらに本発明になるガスセンサは排気浄化装置に使用する酸素濃度センサの適用例であったが、必ずしもこれに限定されず本発明は他の温度センサ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明になるガスセンサの一実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ガスセンサ
２  ハウジング
３  コップ型センサ素子
４  ヒータ
４ａ、４ｂ  電極部
１２、１３  カバー
１４  ケーシング
１５、１６  封止部材
１７、１８  通電線
２１、２２  接続金具
２３、２４  リード線
２３ａ、２４ａ  応力吸収領域部をなすＵ字形湾曲部
【図１】
2008298558.tif 000003