(57)【要約】【課題】外部からガスセンサ内部に引き込んだリード線と板状センサ素子との間で導通不良が生じ難いガスセンサを提供すること。【解決手段】端子バネ５１は支持部，曲折部及び上記端子と接触する導通接触部とよりなり，曲折部は断面形状がＶ字またはＵ字であり，導通接触部は曲折部で支持部に向かって曲折することで構成され，導通接触部から支持部に向かう力を加えて撓めることが可能な弾性を有し，導通接触部と端子とが接触した状態かつ導通接触部を支持部に向けて撓ませた状態で，２つ以上の挟持部材６１，６２を用いて端子バネ５１と板状センサ素子２９とを挟持固定する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端側に複数の端子を有する板状センサ素子を有し，上記板状センサ素子の端子とガスセンサ基端側から引き込んだリード線との間を電気的に接続する端子バネを有し，
上記端子バネは支持部，曲折部及び上記端子と接触する導通接触部とよりなり，上記曲折部は断面形状がＶ字またはＵ字であり，上記導通接触部は曲折部で支持部に向かって曲折することで構成され，更に上記支持部と上記導通接触部の間は，上記導通接触部から上記支持部に向かう力を加えて撓めることが可能な弾性を有し，
上記導通接触部と上記端子とが接触した状態かつ上記導通接触部を上記支持部に向けて撓ませた状態で，２つ以上の挟持部材を用いて上記端子バネと上記板状センサ素子とを挟持固定することを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
請求項１において，上記端子バネは板状または丸棒状であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
請求項１または２において，上記端子バネは表面に金めっき膜を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記端子バネの導通接触部は，上記板状センサ素子の端子に向かう導通突出部を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において，上記挟持部材の外周に，ガスセンサの径方向内側に向かう押圧力を挟持部材に加えるよう構成した押圧バネを設けることを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
請求項５において，上記押圧バネは２つ以上設けることを特徴とするガスセンサ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において，上記挟持部材は絶縁性であることを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，自動車用内燃機関の燃焼制御等に用いるガスセンサに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，排気ガス中の酸素濃度を測定する素子を備えた酸素センサとしては，例えば実公平８−１４９３に開示されたような構成のものが知られている。
すなわち，上記酸素センサは，板状センサ素子と，該板状センサ素子の他端に設けられた端子と，板状センサ素子を収納する金属製収納部材と，端子に電気的に導通する雌コンタクトと，雌コンタクトを金属製収納部材より電気的に絶縁すると共に雌コンタクトを収納するセラミックハウジングと，セラミックハウジングを押圧するためのバネ部材とバネ部材に押圧力を発生させるカシメリングとよりなる。
【０００３】
【解決しようとする課題】
近年，一つの板状センサ素子内に複数種のセルを設け，複数種類のガス濃度を検出する等といったガスセンサが登場した。
このようなガスセンサの場合，板状センサ素子の持つ端子の数も多くなり，従って雌コンタクトの数もより多くなる。
【０００４】
しかしながら，従来構成では，雌コンタクトの数が板状センサ素子の片面について４本以上となった場合，雌コンタクトのガスセンサ径方向の高さのばらつきが大きくなって，板状センサ素子と雌コンタクトとの間の電気的導通状態が不良となることがあった。
【０００５】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，外部からガスセンサ内部に引き込んだリード線と板状センサ素子との間で導通不良が生じ難いガスセンサを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
第１の発明は，基端側に複数の端子を有する板状センサ素子を有し，上記板状センサ素子の端子とガスセンサ基端側から引き込んだリード線との間を電気的に接続する端子バネを有し，
上記端子バネは支持部，曲折部及び上記端子と接触する導通接触部とよりなり，上記曲折部は断面形状がＶ字またはＵ字であり，上記導通接触部は曲折部で支持部に向かって曲折することで構成され，更に上記支持部と上記導通接触部の間は，上記導通接触部から上記支持部に向かう力を加えて撓めることが可能な弾性を有し，
上記導通接触部と上記端子とが接触した状態かつ上記導通接触部を上記支持部に向けて撓ませた状態で，２つ以上の挟持部材を用いて上記端子バネと上記板状センサ素子とを挟持固定することを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。
【０００７】
本発明にかかるガスセンサでは，板状センサ素子の端子と導通する端子バネとして，１本の導電性長尺部材を曲折部が断面Ｖ字またはＵ字となるように折り曲げて構成し，曲折部を境に一方が支持部，他方が導通接触部となる部材を使用する。
上記端子バネは，上記導通接触部から上記支持部に向かう力を加えて撓めることが可能な弾性を有する。すなわち，端子バネにおいて，導通接触部から支持部に向かう力を加えた場合，導通接触部は支持部に向かって撓み（図７の破線参照），力を取り除けば，再び導通接触部は撓む前の位置（図７の実線参照）に戻る。
【０００８】
ここにガスセンサに対し端子バネは次のように組みつけられる。
すなわち，端子バネの導通接触部が板状センサ素子の端子と対面する位置で，端子バネの支持部がガスセンサの軸方向と略平行となるように，端子バネを配置する。
この状態で，端子バネの導通接触部を板状センサ素子の端子に接触させるが，板状センサ素子と端子バネの外周に挟持部材を配置し，径方向内向きの力を加えて，導通接触部を支持部に対し撓ませた状態で挟持固定する。
【０００９】
従って，複数の端子バネを対応する各端子と当接させる際の端子バネと端子との距離のばらつきは，導通接触部と支持部との間の撓みが吸収し，全ての端子バネと端子とを確実に接触させることができる。
以上，外部からガスセンサ内部に引き込んだリード線と板状センサ素子との間で導通不良が生じ難いガスセンサを提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
外部からガスセンサ内部に引き込むリード線の本数の少ないガスセンサに本発明を適用することもできるが，引き込むリード線の本数の多いガスセンサについて本発明を適用した場合はより効果が大きい。
【００１１】
そして，リード線の本数が多いガスセンサとは，例えば，ＮＯｘやＣＯ，ＨＣを測定するガスセンサがある。これらのガスを測定する板状センサ素子は複数の電気化学的セルを備え，これら複数の電気化学的セルに対する電圧印加や出力取り出しのためにより多くのリード線が必要となるためである。
【００１２】
また，リード線の本数の多いガスセンサとして，１本で複数種類のガス濃度を測定するガスセンサがある。このガスセンサは，複数種類の測定に対応した電気化学的セルを備えた板状センサ素子を備え，多数のリード線が必要となる。
なお，リード線と端子バネとの間は直接接続することもあるが，図１に示すごとく，別途接続部材を設けることもある。
【００１３】
また，上記端子バネは板状または丸棒状であることが好ましい（請求項２）。この場合は材料入手が容易である。
【００１４】
また，上記端子バネは表面に金めっき膜を有することが好ましい（請求項３）。これにより端子バネの導電性を高め，端子との間の接触抵抗を減らすことができる。
【００１５】
また，上記端子バネの導通接触部は，上記板状センサ素子の端子に向かう導通突出部を有することが好ましい（請求項４）。導通突出部において端子と接触することができるため，端子バネと端子との接触をより確実とすることができる。
【００１６】
また，上記挟持部材の外周に，ガスセンサの径方向内側に向かう押圧力を挟持部材に加えるよう構成した押圧バネを設けることが好ましい（請求項５）。
これにより，挟持部材間，挟持部材と端子バネとの間の分離を防止して，挟持部材による端子バネと板状センサ素子との挟持固定を確実とすることができる。
【００１７】
また，上記押圧バネは２つ以上設けることが好ましい（請求項６）。押圧バネの数を増やすことで押圧力を増やすことができる。また，押圧バネを複数設け，複数箇所で押圧を行うことで，挟持部材全体をバランスよく押圧することができる。
【００１８】
また，上記挟持部材は絶縁性であることが好ましい（請求項７）。
端子バネは導電材であり，端子バネ相互間の絶縁を確保するためにも，挟持部材を絶縁性とすることが好ましい。
また，一般的なガスセンサは，板状センサ素子の基端側を覆う大気側絶縁碍子を有する。そこで，本発明にかかる挟持部材を絶縁性セラミックで構成して大気側の絶縁碍子として用いることもできる。実施例の挟持部材は大気側絶縁碍子を兼用した例である。
【００１９】
【実施例】
以下に，図面を用いて本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本例にかかるガスセンサ１は，図５に示すごとく，片面４個，両面合わせて８個の端子２９１，２９２を持つ板状センサ素子２９を有し，図１に示すごとく，板状センサ素子２９の端子２９１，２９２とガスセンサ基端側の弾性絶縁部材４を通じて引き込んだリード線４１との間を接続部材４２を介して電気的に接続する端子バネ５１，５２を有する。
【００２０】
図５，図６に示すごとく，上記端子バネ５１，５２は支持部５０，曲折部５０１及び上記端子２９１，２９２と接触する導通接触部５０２とよりなる。上記曲折部５０１は断面形状がＶ字である（Ｕ字とすることもできる）。
上記導通接触部５０２は曲折部５０１で支持部５０に向かって曲折することで構成され，更に上記支持部５０と上記導通接触部５０２の間は，上記導通接触部５０２から上記支持部５０に向かう力を加えて撓めることが可能な弾性を有する（図７参照）。
【００２１】
そして，上記導通接触部５０２と上記端子２９１，２９２とが接触した状態かつ上記導通接触部５０２を上記支持部５０に向けて撓ませた状態（図７参照）で，２個の挟持部材６１，６２を用いて上記端子バネ５１，５２と上記板状センサ素子２９とを挟持固定する。
【００２２】
以下，詳細に説明する。
本例にかかるガスセンサ１は自動車エンジンの排気管に設置し，排気ガス中の酸素濃度とＮＯｘ濃度，エンジン燃焼室の空燃比を測定する。
上記ガスセンサ１が内蔵する板状センサ素子２９はセラミック板を積層して構成した積層型の素子で，素子内部に設けた被測定ガス室内の酸素濃度を測定，監視するモニタセルと，被測定ガス室内の酸素濃度を調整する酸素ポンプセルと，被測定ガス室内のＮＯｘ濃度を測定するセンサセルを有し，さらに通電により発熱するヒータが一体的に設けてある（図示略）。
上記ヒータに対する電圧印加，各セルに対する電圧印加，出力取出しは板状センサ素子２９の側面に設けた端子２９１，２９２において行う。
【００２３】
そのため，本例にかかるガスセンサ１は，３つのセル及びヒータに電力を供給し，出力を取出すために，合計で８本のリード線４１が必要であり，該リード線４１と端子２９１，２９２との間を接続する接続部材４２，端子バネ５１，５２も８個必要である。
【００２４】
そして，図２，図５に示すごとく，板状センサ素子２９の一方の側面にある端子電極２９１，２９２は４個で，これと反対側の側面にある端子電極２９１，２９２も４個である。従って，上記端子バネ５１，５２は，板状センサ素子２９を一方の側面と反対側の側面とから挟むように４本づつ配置される。
なお，図１はガスセンサ１の軸方向に沿って切断した断面図であるため，見えない位置にあるリード線の記載は省略した。
【００２５】
図１に示すごとく，本例のガスセンサ１は，金属製のハウジング１０と該ハウジング１０の先端側に取り付けた二重構造の金属製の被測定ガス側カバー１０９と，基端側に取り付けた金属製の大気側カバー１１とよりなる。大気側カバー１１はハウジング１０にかしめ固定する第１カバー１１１と該第１カバー１１１の基端側に撥水フィルタ１１３を介してかしめ固定する外側カバー１１２とよりなる。
【００２６】
ハウジング１０内にセラミック製の素子側絶縁碍子２を挿通するが，素子側絶縁碍子２の側面はガスセンサ先端側を向いたテーパー面１０２を有する。また，ハウジング１０の内側面はガスセンサ基端側を向いて，上記テーパー面１０２を金属製パッキン２００を介して支承する受け面１０１を有する。
【００２７】
素子側絶縁碍子２の先端側端面に皿バネ２１を載置し，該皿バネ２１の上から押圧部材２２を被冠する。押圧部材２２は，皿バネ２１を押さえてガスセンサ軸方向に縮める押さえ板２２１と該押さえ板２２１からハウジング１０の基端側側面に沿って先端側へ伸びる脚部２２２とよりなり，ハウジング１０の基端側側面と上記脚部２２２との間を固定することで，素子側絶縁碍子２をハウジング１０に対し固定する。
【００２８】
端子バネ５１，５２の導通接触部５０２と端子２９１，２９２とが接触し（図５参照），かつ導通接触部５０２を支持部５０に向けて撓ませた状態（図７参照）で，２個の挟持部材６１，６２を用いて上記端子バネ５１，５２と上記板状センサ素子２９とを挟持固定する。
【００２９】
挟持部材６１，６２の外周に，ガスセンサ１の径方向内側に向かう押圧力を挟持部材６１，６２に加えるよう構成した押圧バネ３１，３２を２個設ける。
また，挟持部材６１，６２は絶縁セラミックよりなり，該挟持部材６１，６２によって，端子バネ５１，５２相互間の絶縁性を確保する大気側絶縁碍子３を形成する。
【００３０】
上記押圧バネ３１，３２について説明する。
図３に示すごとく，押圧バネ３１は本体３１０と弾性を有するバネ部３１９とよりなる。
本体３１０は挟持部材６１，６２の外周面に沿った軽く湾曲した長方形の板状で，軽量化と可撓性付与のために中央に長方形の窓部３１８を設ける。
また，本体３１０の４隅より，該本体３１０に対して略直行する方向に延設したバネ部３１９がある。バネ部３１９を設けた部分における押圧バネ３１の断面形状は，図３（ａ）に示すごとくコの字状となる。また，バネ部３１９の先端はくの字状に曲折される。
【００３１】
そして，挟持部材６１，６２に対し組付ける前のバネ部３１９の形状を図３（ａ）の実線で示した。挟持部材６１，６２に組付けることで，バネ部３１９は，図３（ａ）の破線にかかる形状となる。また，押圧バネ３１を挟持部材６１，６２に組付けた状態は図２より明らかである。このように押圧バネ３１のバネ部３１９の変形により生じるバネ力が，ガスセンサ１の径方向に挟持部材６１，６２を押圧することができる。
【００３２】
また，図４に示すごとく，押圧バネ３２は本体３２０とバネ部３２９とよりなり，該押圧バネ３２は，本体３２０から大気側カバー１１の内側面に向って延設され，先端が大気側カバー１１の内側面に対し径方向に押圧固定するためのバネ部３２１を有する。
図４（ａ）に示すごとく，押圧バネ３２は挟持部材６１，６２の外周面に沿って長尺部材を曲折して形成した断面コの字状の部材よりなる。バネ部３２９は本体部３２０に対し略直交する方向に形成され，バネ部３２９の先端はくの字状に曲折される。
【００３３】
そして，挟持部材６１，６２に対し組付ける前のバネ部３２９の形状を図４（ａ）の実線で示した。挟持部材６１，６２に組付けることで，バネ部３２９は，図４（ａ）の破線にかかる形状となる。また，押圧バネ３２を挟持部材６１，６２に組付けた状態は図２より明らかである。このように，押圧バネ３２のバネ部３２９の変形により生じるバネ力がガスセンサ１の径方向に挟持部材６１，６２を押圧することができる。
【００３４】
上記端子バネ５１，５２について説明する。
図５〜図７に示すごとく，端子バネ５１，５２は，支持部５０と該支持部５０に設け，挟持部材６１（挟持部材６２と板状センサ素子２９との間にある端子バネ５１，５２であれば挟持部材６２）側に突出する固定用突部５００と，曲折部５０１において曲折して構成した導通接触部５０２とよりなる。
【００３５】
端子バネ５２の支持部５０は，図５，図６（ｂ）に示すごとく，板状センサ素子２９と平行に延びたストレート形状で，支持部５０の末端は上記曲折部５０１となる。また，曲折部５０１から板状センサ素子２９に沿って基端側に向けて折り返した部分が導通接触部５０２となる。
【００３６】
また，端子バネ５１の支持部５０は，図５，図６（ａ）に示すごとく，基端側から順に板状センサ素子２９と平行なＡ部と該Ａ部より垂直に形成したＢ部とよりなり，Ｂ部の末端が上記曲折部５０１となる。曲折部５０１から板状センサ素子２９に沿って基端側に向けて折り返した部分が導通接触部５０２となる。なお，支持部５０と導通接触部５０２との間の曲折の角度θは鋭角である。
【００３７】
図６（ａ），（ｂ）に示すごとく，導通接触部５０２は第２曲折部５０５を有し，曲折部５０１と第２曲折部５０５との間が第１接触部５０３，第２曲折部５０５と導通接触部５０２の末端との間が第２接触部５０４である。また，第２曲折部５０５における曲折の角度φは鈍角である。
【００３８】
そして，端子バネ５１，５２は板状センサ素子２９の端子２９１，２９２に対し，図５，図７に示すごとく接触する。端子２９１と当接するのが端子バネ５１，端子２９２と当接するのが端子バネ５２である。
そして，両者が接触する際，端子バネ５２の導通接触部５０２は，図７に示す破線５０９のようにガスセンサ径方向に撓んで変形する。端子バネ５１についても同様である。
更に，本例にかかるガスセンサ１は，合計８つの端子バネ５１，５２を備えており，これら８本の端子バネ５１，５２とガスセンサ素子２９における端子２９１，２９２の距離は一様ではないが，図７に示すような撓みが各端子バネ５１，５２と端子２９１，２９２との距離の差を吸収する。
【００３９】
次に，挟持部材６１，６２について説明する。
挟持部材６１，６２は絶縁セラミックよりなり，二つあわせることで軸方向に貫通穴を有する断面八角形の大気側絶縁碍子３となる。挟持部材６１，６２の断面は八角形を径方向で二分割した形状であり，図２にガスセンサ１の基端側から見下ろした状態の挟持部材６１，６２を示す。
【００４０】
挟持部材６１で端子バネ５１，５２と対面する面を図８に示す。また，図９（ａ）は端子バネ６１を，図９（ｂ）は端子バネ６２を収納する収納溝部６０１，６０２を設けた位置での図８の（ａ−ａ）矢視及び（ｂ−ｂ）矢視断面図である。
挟持部材６１で端子バネ５１，５２と対面する面は端子バネ５１，５２を収納する収納溝部６０１，６０２を有する。各収納溝部６０１，６０２は端子バネ５１，５２の支持部５０と略同形状である。
【００４１】
挟持部材６１，６２で板状センサ素子２９ごと端子バネ５１，５２を挟持する際は，端子バネ５１，５２は収納溝部６０１，６０２に収納されて，径方向へ位置ズレし難くなる。
なお，挟持部材６１，６２は同じ形状なので，図面は挟持部材６１についてのみ記載した。
【００４２】
挟持部材６１，６２と端子バネ５１，５２とを固定するよう，端子バネ５１，５２の支持部５０に挟持部材６１，６２側に突出する固定用突部５００を設ける。この固定用突部５００は，図６より明らかであるが，支持部５０を長手方向に折り曲げて形成した。
そして，図８，図９に示すごとく，上記収納溝部６０１，６０２は，上記固定用突部５００を嵌合する固定用凹部６００を有する。
【００４３】
また，図１０は挟持部材６１の外側面の平面図である。外側面は上記押圧バネ３１，３２を設けた際に該押圧バネ３１，３２の位置ズレ防止の，押圧バネ３１，３２を収納する押圧バネ用凹部６０５，６０６を有する。
６０５が押圧バネ３１を，６０６が押圧バネ３２を収納する押圧バネ用凹部である。
【００４４】
なお，図１１（ａ）に示すごとく，端子バネ５１として，導通接触部５０２の第１接触部５０３に，図１１（ｂ）に示すごとく，打ち出しにより作製した導通突出部５０５を設けることもできる。
また，上記挟持部材６１，６２の端子バネ５１，５２と対面する面を，図１２に示すように構成することもできる。この図にかかる挟持部材６１，６２において，端子バネ５１，５２は，同じ収納溝部６０７に収納される。
【００４５】
本例の作用効果について説明する。
本例にかかるガスセンサ１では，板状センサ素子２９の端子２９１，２９２と導通する端子バネ５１，５２として，曲折部５０１が断面Ｖ字となるように折り曲げて構成し，曲折部５０１を境に一方が支持部５０，他方が導通接触部５０２となる導電性の長尺部材を使用する。
【００４６】
上記端子バネ５１，５２は，上記導通接触部５０２から上記支持部５０に向かう力を加えて撓めることができる（図７参照）。
よって，端子バネ５１，５２の導通接触部５０２を板状センサ素子２９の端子２９１，２９２に接触させるが，板状センサ素子２９と端子バネ５１，５２の外周に挟持部材６１，６２を配置し，挟持部材の外周に押圧バネ３１，３２を配置し，径方向内向きの力を加えて，導通接触部５０２を支持部５０に向かって撓ませた状態で挟持固定する。
【００４７】
従って，８本の端子バネ５１，５２を対応する各端子２９１，２９２と当接させる際の端子バネ５１，５２と端子２９１，２９２との距離のばらつきは，導通接触部５０２と支持部５０との間の撓みが吸収し，端子バネ５１，５２と端子２９１，２９２とを確実に接触させることができる。
以上，本例によれば，外部からガスセンサ１内部に引き込んだリード線４１と板状センサ素子２９との間で導通不良が生じ難いガスセンサ１を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，ガスセンサの軸方向の断面説明図。
【図２】実施例１における，ガスセンサの大気側カバーの内部をガスセンサ基端側から見下ろした状態を示す平面図。
【図３】実施例１における，押圧バネの断面説明図及び平面図。
【図４】実施例１における，もう一つの押圧バネの断面説明図及び平面図。
【図５】実施例１における，端子バネの平面図。
【図６】実施例１における，端子バネの側面図。
【図７】実施例１における，端子バネの撓みについての説明図。
【図８】実施例１における，挟持部材の端子バネと対面する側の平面図。
【図９】実施例１における，挟持部材の収納溝部にかかる断面説明図。
【図１０】実施例１における，挟持部材の外側面の平面図。
【図１１】実施例１における，図６とは別の端子バネであって，導通突出部を有する端子バネの説明図。
【図１２】実施例１における，図８とは別の挟持部材であって，４つの端子バネを１つの収納溝部において収納した挟持部材の端子バネと対面する側の平面図。
【符号の説明】
１．．．ガスセンサ，
１０．．．ハウジング，
２９．．．板状センサ素子，
２９１，２９２．．．端子，
３１，３２．．．押圧バネ，
４１．．．リード線，
５１，５２．．．端子バネ，
５０．．．支持部，
５０１．．．曲折部，
５０２．．．導通接触部，
５０５．．．導通突出部
６１，６２．．．挟持部材，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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