(57)【要約】【課題】外筒に加締められたゴムキャップの後端側の圧縮率の低下を抑制し、シール性を向上させたセンサ及びセンサの製造方法を提供する。【解決手段】軸線Ｌ方向に延びるセンサ素子１００と、センサ素子を保持する主体金具３０と、主体金具の後端側に接続される筒状の外筒２５と、外筒の後端側の内側に配置され、外筒の後端側の加締め部２５ｂによって縮径されて固定され、外筒の後端開口部２５ｅを封止するゴムキャップ６０と、を備えるセンサ１において、締め部におけるゴムキャップの圧縮率は、加締め部の軸線方向中央より後端側の第１領域Ｒのみにおいて最大値を示すことを特徴とする。【選択図】図３
2020173234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びるセンサ素子と、
前記センサ素子を保持する主体金具と、
前記主体金具の後端側に接続される筒状の外筒と、
前記外筒の後端側の内側に配置され、前記外筒の前記後端側の加締め部によって縮径されて固定され、前記外筒の後端開口部を封止するゴムキャップと、を備えるセンサにおいて、
前記加締め部における前記ゴムキャップの圧縮率は、前記加締め部の前記軸線方向中央より後端側の第１領域のみにおいて最大値を示すことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記第１領域において、（自由状態における前記ゴムキャップの中実部の断面積Ｓ１）−（加締め状態における前記ゴムキャップの中実部の断面積Ｓ２）＞で表される断面積差ΔＳが最大である請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記第１領域において、（自由状態における前記ゴムキャップの外径Ｄ１）−（前記外筒の内径Ｄ２）で表される径差ΔＤが最大である請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記第１領域において、前記外径Ｄ１が最大である請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記第１領域において、前記内径Ｄ２が最小である請求項３に記載のセンサ。
【請求項６】
前記ゴムキャップは前記軸線方向に貫通するリード線挿通穴を有し、
前記リード線挿通穴には、前記センサ素子に電気的に接続されるリード線が挿通され、
前記第１領域において、自由状態における前記リード線挿通穴の内径Ｈ１が最小である請求項２又は３に記載のセンサ。
【請求項７】
前記外筒の内部であって前記ゴムキャップの先端側に内部部品が当接して配置されている請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項８】
軸線方向に延びるセンサ素子と、
前記センサ素子を保持する主体金具と、
前記主体金具の後端側に接続される筒状の外筒と、
前記外筒の後端側の内側に配置され、前記外筒の前記後端側の加締め部によって縮径されて固定され、前記外筒の後端開口を封止するゴムキャップと、を備えるセンサの製造方法において、
加締め前の外筒素形体の後端側にゴムキャップ素形体を配置し、前記ゴムキャップ素形体が配置された前記外筒素形体の前記軸線方向の少なくとも一部を内側に加締めて前記加締め部を形成する加締め工程を有し、
前記加締め工程にて、前記加締め部の前記軸線方向中央より後端側の第１領域のみにおいて前記ゴムキャップの圧縮率が最大値を示すように加締めることを特徴とするセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃焼器や内燃機関等の燃焼ガスや排気ガス中に含まれる特定ガスのガス濃度を検出するのに好適に用いられるセンサ及びセンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気ガス中の特定成分（酸素等）の濃度を検出するためのセンサが用いられている。このセンサは自身の内部にセンサ素子を有し、センサ素子は外筒に収容されている。ここで、外筒の後端は弾性のゴムキャップにより閉塞され、ゴムキャップは外筒を加締めることで固定されている。（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０１４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１０（ａ）に示すように、従来のセンサにおいては、側面がストレート形状で筒状の加締め前のゴムキャップ素形材１００２ｘに、段付きの外筒素形材１００４ｘを被せ、次いで、ゴムキャップ素形材１００２ｘの軸線方向中央部に相当する外筒素形材１００４ｘを加締め機の押し型１０１０にて加締めることで、加締め後のゴムキャップ１００２を外筒１００４内に固定している（図１０（ｂ））。
しかしながら、図１０（ｂ）に示すように、外筒１００４の加締め部１００４ｓの後端側は開き気味になって十分に縮径されないため、加締め部１００４ｓの後端側におけるゴムキャップ１００２の後端１００２Ｅの圧縮率が低下し、この部位でシール性が低下するという問題がある。
又、この圧縮率の低下を抑制するために、単純にゴムキャップ１００２の外径を大きくすると、加締め部１００４ｓで拘束されたゴムキャップ１００２が高温環境で大きく膨張して切れてしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、外筒に加締められたゴムキャップの後端側の圧縮率の低下を抑制し、シール性を向上させたセンサ及びセンサの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のセンサは、軸線方向に延びるセンサ素子と、前記センサ素子を保持する主体金具と、前記主体金具の後端側に接続される筒状の外筒と、前記外筒の後端側の内側に配置され、前記外筒の前記後端側の加締め部によって縮径されて固定され、前記外筒の後端開口部を封止するゴムキャップと、を備えるセンサにおいて、前記加締め部における前記ゴムキャップの圧縮率は、前記加締め部の前記軸線方向中央より後端側の第１領域のみにおいて最大値を示すことを特徴とする。
【０００７】
このセンサによれば、加締め部の後端側におけるゴムキャップの後端側の圧縮率が低下することを抑制し、シール性を向上させることができる。又、この圧縮率の低下を抑制するためにゴムキャップの外径を一様に（軸線方向のすべてにわたって）大きくする必要がないので、加締め部で拘束されたゴムキャップが高温環境で大きく膨張して切れることも抑制できる。
【０００８】
本発明のセンサは、前記第１領域において、（自由状態における前記ゴムキャップの中実部の断面積Ｓ１）−（加締め状態における前記ゴムキャップの中実部の断面積Ｓ２）＞で表される断面積差ΔＳが最大であってもよい。
このセンサによれば、第１領域で断面積差ΔＳが最大になるので、ひいては第１領域のゴムキャップが最も圧縮され、第１領域のみにおいてゴムキャップの圧縮率を最大にすることができる。
【０００９】
本発明のセンサは、前記第１領域において、（自由状態における前記ゴムキャップの外径Ｄ１）−（前記外筒の内径Ｄ２）で表される径差ΔＤが最大であってもよい。
このセンサによれば、第１領域で径差ΔＤが最大になるので、ゴムキャップの外径と断面積に相関がある場合に、断面積差ΔＳを第１領域で最大にすることができ、第１領域のみにおいてゴムキャップの圧縮率を最大にすることができる。
【００１０】
本発明のセンサは、前記第１領域において、前記外径Ｄ１が最大であってもよい。
このセンサによれば、第１領域で外径Ｄ１が最大になるので、ゴムキャップの外径と断面積に相関がある場合に、断面積差ΔＳを第１領域で最大にすることができ、第１領域のみにおいてゴムキャップの圧縮率を最大にすることができる。
【００１１】
本発明のセンサは、前記第１領域において、前記内径Ｄ２が最小であってもよい。
このセンサによれば、第１領域で内径Ｄ２が最小になるので、ゴムキャップの外径と断面積に相関がある場合に、外筒の内径Ｄ２、つまり加締め状態における断面積Ｓ２を小さくし、逆に断面積差ΔＳを第１領域で最大にすることができ、第１領域のみにおいてゴムキャップの圧縮率を最大にすることができる。
【００１２】
本発明のセンサは、前記ゴムキャップは前記軸線方向に貫通するリード線挿通穴を有し、前記リード線挿通穴には、前記センサ素子に電気的に接続されるリード線が挿通され、
前記第１領域において、自由状態における前記リード線挿通穴の内径Ｈ１が最小であってもよい。
このセンサによれば、第１領域で内径Ｈ１が最小になるので、ゴムキャップの断面積を減じるリード線挿通穴の内面積が小さくなり、逆に自由状態における断面積Ｓ１を大きくするので、断面積差ΔＳを第１領域で最大にすることができ、第１領域のみにおいてゴムキャップの圧縮率を最大にすることができる。
【００１３】
本発明のセンサにおいて、前記外筒の内部であって前記ゴムキャップの先端側に内部部品が当接して配置されていてもよい。
このセンサによれば、ゴムキャップの膨張が内部部品によって妨げられるためにゴムキャップの圧縮率がさらに向上し、シール性がさらに向上する。更には、ゴムキャップの先端側の圧縮率を低くすることで、ゴムキャップの膨張を抑制できるため、ゴムキャップに当接している内部部品が過度に押されることを抑制でき、その結果、内部部品の姿勢や配置位置の精度が向上する。
【００１４】
本発明のセンサの製造方法は、軸線方向に延びるセンサ素子と、前記センサ素子を保持する主体金具と、前記主体金具の後端側に接続される筒状の外筒と、前記外筒の後端側の内側に配置され、前記外筒の前記後端側の加締め部によって縮径されて固定され、前記外筒の後端開口を封止するゴムキャップと、を備えるセンサの製造方法において、加締め前の外筒素形体の後端側にゴムキャップ素形体を配置し、前記ゴムキャップ素形体が配置された前記外筒素形体の前記軸線方向の少なくとも一部を内側に加締めて前記加締め部を形成する加締め工程を有し、前記加締め工程にて、前記加締め部の前記軸線方向中央より後端側の第１領域のみにおいて前記ゴムキャップの圧縮率が最大値を示すように加締めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、外筒に加締められたゴムキャップの後端側の圧縮率の低下を抑制し、シール性を向上させたセンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るセンサ（酸素センサ）の長手方向に沿う断面図である。
【図２】センサの外観図である。
【図３】外筒の後端内にゴムキャップを加締める工程図である。
【図４】自由状態におけるゴムキャップの外径Ｄ１及び外筒の内径Ｄ２の軸線方向の変化を示す図である。
【図５】ゴムキャップの圧縮率Ｃの軸線方向の変化を示す図である。
【図６】外筒の後端内に第２の実施形態のゴムキャップを加締める工程図である。
【図７】自由状態における第２の実施形態のゴムキャップの外径Ｄ１及び外筒の内径Ｄ２の軸線方向の変化を示す図である。
【図８】外筒の後端内に第３の実施形態のゴムキャップを加締める工程図である。
【図９】自由状態における第３の実施形態のゴムキャップの中実部の断面積Ｓ１、加締め状態におけるゴムキャップの中実部の断面積Ｓ２の軸線方向の変化を示す図である。
【図１０】従来のセンサにおいて、外筒の後端内にゴムキャップを加締める工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るセンサ（酸素センサ）１の長手方向（軸線Ｌ方向）に沿う断面図、図２はセンサ１の外観図である。
【００１８】
図１に示すように、センサ１は、センサ素子１００、センサ素子１００等を内部に保持する主体金具３０、主体金具３０の後端側に装着される外筒２５、主体金具３０の先端部に装着されるプロテクタ２４等を有している。センサ素子１００は軸線Ｌ方向に延びるように配置されている。
センサ素子１００は公知の板状の酸素センサ素子であり、図示しないが、酸素濃度検出セルと酸素ポンプセルと、ヒータとを備え、酸素ポンプセルに流れる電流に応じた被測定ガス中の酸素濃度をリニアに検出する。
又、センサ素子１００の後端側の主面には複数の電極パッド１００ｐが形成されている。
【００１９】
主体金具３０は、ＳＵＳ４３０製のものであり、センサを排気管に取り付けるための雄ねじ部３１と、取り付け時に取り付け工具をあてがう六角部３２とを有している。また、主体金具３０には、径方向内側に向かって突出する金具側段部３３が設けられており、この金具側段部３３はセンサ素子１００を保持するための金属ホルダ３４を支持している。そしてこの金属ホルダ３４の内側にはセラミックホルダ３５、滑石３６が先端側から順に配置されている。この滑石３６は金属ホルダ３４内に配置される第１滑石３７と金属ホルダ３４の後端に渡って配置される第２滑石３８とからなる。
【００２０】
金属ホルダ３４内で第１滑石３７が圧縮充填されることによって、センサ素子１００は金属ホルダ３４に対して固定される。また、主体金具３０内で第２滑石３８が圧縮充填されることによって、センサ素子１００の外面と主体金具３０の内面との間のシール性が確保される。
そして第２滑石３８の後端側には、アルミナ製のスリーブ３９が配置されている。このスリーブ３９は多段の円筒状に形成されており、軸線に沿うように軸孔３９ａが設けられ、内部にセンサ素子１００を挿通している。そして、主体金具３０の後端側の加締め部３０ａが内側に折り曲げられており、ステンレス製のリング部材４０を介してスリーブ３９が主体金具３０の先端側に押圧されている。
【００２１】
また、主体金具３０の先端側外周には、主体金具３０の先端から突出するセンサ素子１００の先端部を覆うと共に、複数のガス取り入れ孔２４ａを有する金属製のプロテクタ２４が溶接によって取り付けられている。このプロテクタ２４は、二重構造をなしており、外側には一様な外径を有する有底円筒状の外側プロテクタ４１、内側には後端部４２ａの外径が先端部４２ｂの外径よりも大きく形成された有底円筒状の内側プロテクタ４２が配置されている。
【００２２】
一方、主体金具３０の後端側には、ＳＵＳ４３０製の外筒２５の先端側が挿入されている。この外筒２５は先端側の拡径した先端部２５ａを主体金具３０にレーザ溶接等により固定している。外筒２５の後端側内部には、セパレータ５０が配置され、セパレータ５０と外筒２５の隙間に保持部材５１が介在している。この保持部材５１は、後述するセパレータ５０の突出部５０ａに係合し、外筒２５を加締めることにより外筒２５とセパレータ５０とにより固定されている。
【００２３】
また、セパレータ５０には、センサ素子１００用のリード線１１〜１５を挿入するための挿通孔５０ｂが先端側から後端側にかけて貫設されている（なお、リード線１４、１５については図示せず）。挿通孔５０ｂ内には、電極パッド１００ｐに接続する接続端子１６が収容されている。各リード線１１〜１５は、外部において、図示しないコネクタに接続されるようになっている。このコネクタを介してＥＣＵ等の外部機器と各リード線１１〜１５とは電気信号の入出力が行われることになる。また、各リード線１１〜１５は詳細に図示しないが、導線を樹脂からなる絶縁皮膜にて披覆した構造を有している。
【００２４】
さらに、セパレータ５０の後端側には、外筒２５の後端側の開口部２５ｅを閉塞するための略円柱状のゴムキャップ６０が当接して配置されている。このゴムキャップ６０は、外筒２５の後端内に装着された状態で、外筒２５の外周を径方向内側に向かって加締めて加締め部２５ｂを形成することにより、外筒２５の後端開口部２５ｅを封止するとともに外筒２５に固着されている。ゴムキャップ６０にも、リード線１１〜１５をそれぞれ挿入するためのリード線挿通穴６２が先端側から後端側にかけて貫設されている。
セパレータ５０が特許請求の範囲の「内部部品」に相当する。
なお、加締め部２５ｂは、八方丸加締めのように、分割した複数の押し型を外筒２５の径方向外側から内側に向かって押圧して形成され、図２に示すように、隣接する押し型同士の隙間が軸線Ｌ方向に延びて周方向に分離した複数の凸部２５Ｌとなる。従って、加締め部２５ｂとは、外筒２５の最大外径よりも小径で凸部２５Ｌが生じた領域で、かつ軸線Ｌ方向に凸部２５Ｌの先後端までの領域とする。
【００２５】
次に、図３〜図５を参照し、第１の実施形態の特徴部分であるゴムキャップ６０の圧縮率について説明する。図３は、外筒２５の後端内にゴムキャップ６０を加締める工程図、図４は自由状態におけるゴムキャップの外径Ｄ１及び外筒の内径Ｄ２の軸線Ｌ方向の変化を示す図、図５はゴムキャップ６０の圧縮率Ｃの軸線方向の変化を示す図である。
【００２６】
まず、図３（ａ）に示すように、加締め前のゴムキャップ素形材６０ｘに、段付きの外筒素形材２５ｘを被せる。ゴムキャップ素形材６０ｘは側面が先端に向かって窄まるテーパ部６０ｔをなす筒状であり、先端側に径大のフランジ部６０ｄを有する。そして、外筒素形材２５ｘの先端側が拡径する段部を、このフランジ部６０ｄに係止させる。なお、ゴムキャップ素形材６０ｘにおけるリード線挿通穴６２ｘの内径は、軸線Ｌ方向に一定になっている。
次に、図３（ｂ）に示すように、ゴムキャップ素形材６０ｘの軸線Ｌ方向のほぼ中央部に相当する外筒素形材２５ｘを加締め機の押し型２００にて縮径して加締め、加締め部２５ｂを形成する。これにより、加締め後のゴムキャップ６０を外筒２５内に固定する。
本実施形態では、加締め機は八方丸加締め機であり、軸線Ｌ方向に加締め部２５ｂのどの位置でも外筒２５の内径Ｄ２（Ｄ２１）が同一になるよう、押し型２００の押圧面２００ａが軸線Ｌ方向に平行なストレート状になっている。
【００２７】
ここで、加締め部２５ｂの軸線Ｌ方向中央より後端側を第１領域Ｒとする。なお、図３（ａ）の状態では、まだ外筒素形材２５ｘは加締められていないが、ゴムキャップ素形材６０ｘの軸線Ｌ方向の各外径を、加締め部２５ｂ及び第１領域Ｒの位置と対比できるよう、加締め部２５ｂ及び第１領域Ｒの位置を表示した。
図３（ｃ）に示すように、「自由状態におけるゴムキャップ６０ｐ」とは、図３（ｂ）で加締められた外筒２５を取り去り、加締め部２５ｂによる拘束を除荷した状態のゴムキャップ６０ｐをいう。
この場合、例えば図３（ｂ）で加締めてすぐの新品のセンサであれば、外筒２５を取り去ったときのゴムキャップ６０ｐは、ほぼゴムキャップ素形材６０ｘに近い形状まで復元する。一方、例えば経年使用したセンサの場合、ゴムキャップ６０ｐは、ゴムキャップ素形材６０ｘに比べて若干圧縮された状態が残る。
【００２８】
しかしながら、経年使用したセンサであっても、自由状態におけるゴムキャップ６０ｐにおける軸線Ｌ方向の形状変化の傾向（例えばゴムキャップ６０ｐの側面がテーパ部になる）はゴムキャップ素形材６０ｘと同様である。
従って、説明を簡単にするため、以下ではゴムキャップ素形材６０ｘの形状を、自由状態におけるゴムキャップ６０ｐの形状と同等とみなし、ゴムキャップ素形材６０ｘの形状に基づいて説明する。後述する第２及び第３の実施形態も同様である。
なお、自由状態におけるゴムキャップ６０ｐにおける軸線Ｌ方向の形状を求めるには、外筒２５を取り去る際に、ゴムキャップ６０ｐにおける加締め部２５ｂの位置を記録しておく必要がある。
また、加締め状態におけるゴムキャップ６０の形状は、加締めた状態で、Ｘ線画像等で求めることができる。
【００２９】
ここで、ゴムキャップ素形材６０ｘの側面がテーパ部６０ｔをなすため、図３（ａ）及び図４に示すように、自由状態におけるゴムキャップの外径Ｄ１は、加締め部２５ｂのうち最も後端側が最も大きく（Ｄ１１）、第１領域Ｒの先端ではＤ１１よりも小さいＤ１２、第１領域Ｒより先端ではＤ１２よりもさらに小さい。
一方、加締め部２５ｂにおける外筒２５の内径Ｄ２（Ｄ２１）は、軸線Ｌ方向に一定である。そして、内径Ｄ２（Ｄ２１）は、加締め部２５ｂで圧縮されたゴムキャップ６０の外径に相当する。
従って、径差ΔＤ＝（Ｄ１−Ｄ２）も加締め部２５ｂのうち最も後端側が最も大きくなる。
【００３０】
ここで、自由状態におけるゴムキャップ６０ｐの中実部の断面積Ｓ１は、ゴムキャップ６０ｐ（ゴムキャップ素形材６０ｘとみなす）の外縁の断面積から、リード線挿通穴６２ｘの合計内面積を差し引いた値となるが、リード線挿通穴６２ｘの内径が軸線Ｌ方向に一定であるから、リード線挿通穴６２ｘの内面積を差し引いた、自由状態におけるゴムキャップ６０ｐの中実部の断面積Ｓ１はＤ１の２乗に相関する。
また、加締め状態におけるゴムキャップ６０の中実部の断面積Ｓ２は、ゴムキャップ６０の外縁の断面積から、リード線挿通穴６２の合計内面積を差し引いた値となるが、加締め状態ではリード線挿通穴６２にリード線１１〜１５がほぼ密着して挿通されており、リード線挿通穴６２の内径が軸線Ｌ方向に一定となる。従って、リード線挿通穴６２の内面積を差し引いた、加締め状態におけるゴムキャップ６０の中実部の断面積Ｓ２は、Ｄ２の２乗に相関する。
つまり、本実施形態においては、断面積Ｓ２が軸線Ｌ方向に一定となる一方で、断面積Ｓ１はＤ１に応じて変化するため、断面積差ΔＳ＝（Ｓ１−Ｓ２）も、径差ΔＤと同様に、加締め部２５ｂのうち最も後端側が最も大きくなる。
【００３１】
そうすると、加締め部２５ｂにおけるゴムキャップ６０の圧縮率Ｃ＝（Ｓ１−Ｓ２）/Ｓ１で定義すると、Ｃ＝１−（Ｓ２/Ｓ１）となるが、Ｓ２は一定で、Ｓ１は加締め部２５ｂの最も後端側が最も大きいから、図５の実線に示すように、Ｃも加締め部２５ｂの最も後端側が最も大きな最大値Ｃｍａｘを示す。
つまり、ゴムキャップ６０の圧縮率Ｃは、加締め部２５ｂの軸線Ｌ方向中央より後端側の第１領域Ｒのみにおいて最大値を示すことになる。
これにより、加締め部２５ｂの後端側におけるゴムキャップ６０の後端側の圧縮率が低下することを抑制し、シール性を向上させることができる。
又、この圧縮率の低下を抑制するためにゴムキャップ６０の外径を一様に（軸線Ｌ方向のすべてにわたって）大きくする必要がないので、加締め部２５ｂで拘束されたゴムキャップ６０が高温環境で大きく膨張して切れることも抑制できる。
【００３２】
なお、本実施形態では、ゴムキャップ６０の先端側にセパレータ５０が当接して配置されている。この場合、ゴムキャップ６０の膨張がセパレータ５０によって妨げられるためにゴムキャップ６０の圧縮率がさらに向上し、シール性がさらに向上する。
【００３３】
次に、図６〜図７を参照し、本発明の第２の実施形態に係るセンサについて説明する。但し、第２の実施形態に係るセンサは、加締め部２５ｃ及びゴムキャップ７０の構成が異なること以外は、第１の実施形態に係るセンサと同一の構成であるので、加締め部２５ｃ及びゴムキャップ７０付近のみ図示して説明する。
図６は、外筒２５の後端内に第２の実施形態のゴムキャップ７０を加締める工程図、図７は自由状態における第２の実施形態のゴムキャップの外径Ｄ１及び外筒２５の内径Ｄ２の軸線方向の変化を示す図である。
【００３４】
まず、図６（ａ）に示すように、加締め前のゴムキャップ素形材７０ｘに、段付きの外筒素形材２５ｘを被せる。ゴムキャップ素形材７０ｘは側面が軸線Ｌ方向に平行なストレート形状の筒状であり、先端側に径大のフランジ部７０ｄを有する。そして、外筒素形材２５ｘの先端側が拡径する段部を、このフランジ部７０ｄに係止させる。なお、ゴムキャップ素形材７０ｘにおけるリード線挿通穴７２ｘの内径は、軸線Ｌ方向に一定になっている。
次に、図６（ｂ）に示すように、ゴムキャップ素形材７０ｘの軸線Ｌ方向のほぼ中央部に相当する外筒素形材２５ｘを加締め機の押し型２０２にて縮径して加締め、加締め部２５ｃを形成する。これにより、加締め後のゴムキャップ７０を外筒２５内に固定する。
第２の実施形態では、加締め機は八方丸加締め機であるが、加締め部２５ｃにおける外筒２５の内径Ｄ２が、先端に向かうにつれて径大になるよう、押し型２０２の押圧面２０２ｔが先端に向かって広がるテーパ状になっている。
【００３５】
ここで、加締め部２５ｃの軸線Ｌ方向中央より後端側を第１領域Ｒとする。ゴムキャップ素形材７０ｘの側面がストレート状なため、図６（ａ）及び図７に示すように、自由状態におけるゴムキャップの外径Ｄ１（Ｄ１３）は、軸線Ｌ方向に一定である。なお、図６（ａ）の状態では、まだ外筒素形材２５ｘは加締められていないが、ゴムキャップ素形材７０ｘの軸線Ｌ方向の各外径を、加締め部２５ｃ及び第１領域Ｒの位置と対比できるよう、加締め部２５ｃ及び第１領域Ｒの位置を表示した。
一方、加締め部２５ｃにおける外筒２５の内径Ｄ２は、加締め部２５ｃのうち最も後端側が最も小さく（Ｄ２２）、第１領域Ｒの先端でＤ２３、第１領域Ｒより先端ではＤ２３よりもさらに大きい。従って、径差ΔＤ＝（Ｄ１−Ｄ２）も加締め部２５ｃのうち最も後端側が最も大きい。
そして、上記の通り、リード線挿通穴７２ｘの内径が軸線Ｌ方向に一定であるから、リード線挿通穴７２ｘの内面積を除いた、自由状態におけるゴムキャップ７０の中実部の断面積Ｓ１はＤ１の２乗に相関し、加締め状態におけるゴムキャップ７０の中実部の断面積Ｓ２はＤ２の２乗に相関する。
つまり、本実施形態においては、断面積Ｓ１が軸線Ｌ方向に一定となる一方で、断面積Ｓ２はＤ２に応じて変化するため、断面積差ΔＳ＝（Ｓ１−Ｓ２）も、加締め部２５ｃのうち最も後端側が最も大きくなる。
【００３６】
そうすると、第１の実施形態と同様、図５の実線に示すように、圧縮率Ｃも加締め部２５ｃの最も後端側が最も大きくなる。つまり、第２の実施形態においても、ゴムキャップ７０の圧縮率Ｃは、加締め部２５ｃの軸線Ｌ方向中央より後端側の第１領域Ｒのみにおいて最大値を示すので、シール性を向上させることができる。
【００３７】
次に、図８〜図９を参照し、本発明の第３の実施形態に係るセンサについて説明する。但し、第３の実施形態に係るセンサは、ゴムキャップ８０の構成が異なること以外は、第１の実施形態に係るセンサと同一の構成であるので、加締め部２５ｂ及びゴムキャップ８０付近のみ図示して説明する。
図８は、外筒２５の後端内に第３の実施形態のゴムキャップ８０を加締める工程図、図９は自由状態における第３の実施形態のゴムキャップの中実部の断面積Ｓ１、加締め状態におけるゴムキャップ８０の中実部の断面積Ｓ２の軸線方向の変化を示す図である。
【００３８】
まず、図８（ａ）に示すように、加締め前のゴムキャップ素形材８０ｘに、段付きの外筒素形材２５ｘを被せる。ゴムキャップ素形材８０ｘは側面が軸線Ｌ方向に平行なストレート形状の筒状であり、先端側に径大のフランジ部８０ｄを有する。そして、外筒素形材２５ｘの先端側が拡径する段部を、このフランジ部８０ｄに係止させる。但し、ゴムキャップ素形材８０ｘにおけるリード線挿通穴８２ｘの内径は、先端に向かうにつれて径大になっている。
次に、図８（ｂ）に示すように、ゴムキャップ素形材８０ｘの軸線Ｌ方向のほぼ中央部に相当する外筒素形材２５ｘを加締め機の押し型２０２にて縮径して加締め、加締め部２５ｂを形成する。これにより、加締め後のゴムキャップ８０を外筒２５内に固定する。
加締め部２５ｂは、第１の実施形態と同一形状であり、軸線Ｌ方向に加締め部２５ｂのどの位置でも外筒２５の内径Ｄ２（Ｄ２１）が同一になる。
【００３９】
ここで、加締め部２５ｂの軸線Ｌ方向中央より後端側を第１領域Ｒとする。ゴムキャップ素形材８０ｘの側面がストレート状なため、図８（ａ）に示すように、自由状態におけるゴムキャップの外径Ｄ１（Ｄ１４）は、軸線Ｌ方向に一定である。ここで、図８（ａ）の状態では、まだ外筒素形材２５ｘは加締められていないが、ゴムキャップ素形材８０ｘの軸線Ｌ方向の各外径やード線挿通穴の内径を、加締め部２５ｂ及び第１領域Ｒの位置と対比できるよう、加締め部２５ｂ及び第１領域Ｒの位置を表示した。
又、第３の実施形態における加締め部２５ｂは、第１の実施形態における加締め部２５ｂと同一であるので、同一符号とした。
しかしながら、自由状態におけるゴムキャップのリード線挿通穴８２ｘの内径Ｈ１は、図８（ａ）及び図９に示すように、加締め部２５ｂのうち最も後端側が最も小さく（Ｈ１１）、第１領域Ｒの先端でＨ１２、第１領域Ｒより先端ではＨ１２よりもさらに大きくなっている。
【００４０】
ここで、自由状態におけるゴムキャップの中実部の断面積Ｓ１は、ゴムキャップ（ゴムキャップ素形材８０ｘとみなす）の外縁の断面積から、リード線挿通穴８２ｘの合計内面積を差し引いた値となるが、リード線挿通穴８２ｘの内径が先端に向かって大きくなる一方で、ゴムキャップの外縁の断面積は一定である。従って、図９に示すように、リード線挿通穴８２ｘの内面積を差し引いた、自由状態におけるゴムキャップの中実部の断面積Ｓ１は、加締め部２５ｂのうち最も後端側が最も大きく（Ｓ１１）、第１領域Ｒの先端でＳ１２、第１領域Ｒより先端ではＳ１２よりもさらに小さくなる。
一方、加締め状態におけるゴムキャップ８０の中実部の断面積Ｓ２は、ゴムキャップ８０の外縁の断面積から、リード線挿通穴８２の合計内面積を差し引いた値となるが、加締め状態ではリード線挿通穴８２にリード線１１〜１５がほぼ密着して挿通されており、リード線挿通穴８２の内径Ｈ２が軸線Ｌ方向に一定となる。そして、図９に示すように、加締め部２５ｂにおける外筒２５の内径Ｄ２（Ｄ２１）は第１の実施形態と同様、軸線Ｌ方向に一定である。従って、リード線挿通穴８２の内面積を差し引いた、加締め状態におけるゴムキャップ８０の中実部の断面積Ｓ２は軸線Ｌ方向に一定となる。
つまり、図９に示すように、本実施形態においては、断面積Ｓ２が軸線Ｌ方向に一定となる一方で、断面積Ｓ１はＨ１に応じて変化するため、断面積差ΔＳ＝（Ｓ１−Ｓ２）は、加締め部２５ｂのうち最も後端側が最も大きくなる。
【００４１】
そうすると、第１の実施形態と同様、図５の実線に示すように、圧縮率Ｃも加締め部２５ｂの最も後端側が最も大きくなる。つまり、第３の実施形態においても、ゴムキャップ８０の圧縮率Ｃは、加締め部２５ｂの軸線Ｌ方向中央より後端側の第１領域Ｒのみにおいて最大値を示し、シール性を向上させることができる。
【００４２】
次に、本発明の実施形態に係るセンサの製造方法について説明する。
本発明の実施形態に係るセンサの製造方法は、軸線Ｌ方向に延びるセンサ素子１００と、センサ素子１００を保持する主体金具３０と、主体金具３０の後端側に接続される筒状の外筒２５と、外筒２５の後端側の内側に配置され、外筒２５の後端側の加締め部２５ｂによって縮径されて固定され、外筒２５の後端開口を封止するゴムキャップ６０と、を備えるセンサ１の製造方法において、加締め前の外筒素形体２５ｘの後端側にゴムキャップ素形体６０ｘを配置し、ゴムキャップ素形体６０ｘが配置された外筒素形体２５ｘの軸線Ｌ方向の少なくとも一部を内側に加締めて加締め部２５ｂを形成する加締め工程を有し、加締め工程にて、加締め部２５ｂの軸線Ｌ方向中央より後端側の第１領域Ｒのみにおいてゴムキャップ６０の圧縮率が最大値を示すように加締める。
【００４３】
第１領域Ｒのみにおいてゴムキャップ６０の圧縮率が最大値を示すように加締める方法としては、既に図３、図６、図８の工程図で説明した通りであり、ゴムキャップ素形体の側面をテーパ状にする方法、加締め部をテーパ状にする方法、リード線挿通穴を先端側に向かって拡径する方法が例示されるが、これらに限定されない。
そして、加締め工程にて、第１領域Ｒに、ゴムキャップ６０の圧縮率Ｃが最大値となる部分があり、第１領域Ｒより先端側の加締め部２５ｂでは、圧縮率Ｃは最大値未満となるように加締める。
【００４４】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、外筒素形体にゴムキャップ素形体を配置してから加締めるのでなく、外筒素形体に加締め部を形成した後、その縮径された加締め部にゴムキャップ素形体を圧入し、ゴムキャップを加締め部の内側に固定すると共に、ゴムキャップを圧縮してもよい。
センサ素子の種類も限定されず、例えば、酸素センサ素子のほか、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ（ＮＯｘセンサ素子）や、ＨＣ濃度を検出するＨＣセンサ（ＨＣセンサ素子）等に本発明を適用してもよい。
【００４５】
図５の二点鎖線に示すように、ゴムキャップの圧縮率Ｃは第１領域Ｒのみにおいて最大値Ｃｍａｘを示すのであれば、軸線Ｌ方向に第１領域Ｒのどの位置で最大値を示してもよく、また、第１領域Ｒより先端側では最大値未満であれば必ずしも先端に向かって単純に圧縮率Ｃが低下しなくてもよい。
この場合、例えば図３のゴムキャップ素形体の側面形状も、テーパ部に限らず、第１領域Ｒのいずれかの位置に対応するゴムキャップ素形体が部分的に径大になっていてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１    センサ
１１〜１５    リード線
２５    外筒
２５ｂ、２５ｃ    加締め部
２５ｅ    外筒の後端開口部
２５ｘ    外筒素形体
３０    主体金具
５０    内部部品（セパレータ）
６０，７０，８０    ゴムキャップ
６０ｘ、７０ｘ、８０ｘ    ゴムキャップ素形体
６０ｐ    自由状態におけるゴムキャップ
６２，７２，８２    リード線挿通穴
１００    センサ素子
Ｌ    軸線
Ｒ    第１領域
Ｃｍａｘ    ゴムキャップの圧縮率の最大値
【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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